高中物理-磁场-二.ppt

高中物理磁场对运动电荷的作用带电粒子在磁场中的运动质谱仪回旋加速器一、磁场对运动电荷的作用 1. 安培力是磁场对运动电荷作用的宏观表现一、磁场对运动电荷的作用 2. 洛伦兹力的大小电荷的定向移动形成了电流,磁场对一段通电导线的安培力可以认为是对所有定向移动的自由电荷作用力的合力,洛伦兹力是磁场对一个定向移动的自由电荷的作用力。若有一段长为 L,截面积为 S的通电导线, 单位体积内所含的自由电荷数为 n ,每个电荷所带电量为 q,定向移动的平均速率为 v。将这段通电导线垂直磁场 B放置, 则有: F 安= BIL 又∵I = nqvS ∴F 安= nqvSLB 这段导线所含的自由电荷数为: nLS 每个电荷所受的洛伦兹力: F = = qvB nqvsLB nsL ∴F = qvB q为( C), v为( m/s ), B为( T), F为( N) 若运动电荷 v不垂直磁场 B,v与B的夹角为θ, 洛伦兹力为: F = qvB sin θθ= 90 0时F最大, F = qvB θ= 0 0时F = 0 电荷的运动速度与磁场 B平行时不受洛伦兹力。三、磁场对运动电荷的作用 2. 洛伦兹力的大小三、磁场对运动电荷的作用 3. 洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向用左手定则判定左手定则: 伸出左手掌,掌心向磁场, 四指指电流,拇指力方向。电流方向是正电荷运动方向,若四指指的是负电荷运动的反方向,则力的方向即为负电荷受力方向。正、负电荷同向垂直 B进入磁场, 受到洛伦兹力方向相反; 正、负电荷反向垂直 B进入磁场, 受到洛伦兹力方向相同 V 0V 0V 0V 0甲乙一、磁场对运动电荷的作用 4. 洛伦兹力的特点(1)伦兹力的方向垂直于 v和B组成的平面, 总是与 v垂直,只改变速度的方向不改变速度的大小,所以洛伦兹力对电荷永远不做功,不能改变电荷的动能。(2)洛伦兹力对宇宙射线的偏转作用从太阳或其他星体上时刻都有大量的高能粒子流放出,称为宇宙射线。这些高能粒子流如果到达地球会对地球上的生物带来危害,地球周围的地磁场改变了高能粒子流中的带电粒子的运动方向,使它们不能到达地球,对宇宙射线起到一定的阻碍作用。一、磁场对运动电荷的作用地球上两极的宇宙射线最强的原因: 两极射入的带电粒子与地磁场的 B平行,几乎不受洛伦兹力,故可直射入地球表面。练****题 1、判断下图中带电粒子所受洛伦兹力的方向 2、根据图中粒子轨迹判定带电粒子的电性+q V B -q V B -qVB +qVB F abF c dF 答案: F a如图 F b垂直 V指向读者 F c垂直 V远离读者 F d如图F +q +Q-q -Q 答案如图:1 23 4 B 练****题 3、质量为 m带电量为 q的带电粒子以速率 v垂直进入如图所示的匀强磁场中,恰好做匀速直线运动。求:磁场的的磁感应强度及带电粒子的电性题解: 带电微粒受到重力和洛伦兹力平衡, 才可能在磁场中匀速直线运动 mg = qvB 解得: 微粒需带正电 B = mg qvq V B m g qvb