人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力授课课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力授课课件ppt，共21页。PPT课件主要包含了电子束，荧光屏，蹄形磁体，洛伦兹力的方向，若为负电荷，F洛0，F垂直于纸面向外，安培力，洛伦兹力，F安N·F洛等内容，欢迎下载使用。
我们知道，磁场对通电导线有作用力；我们还知道，带电粒子的定向移动形成了电流。那么，磁场对运动电荷有作用力吗？如果有，力的方向和大小又是怎样的呢？
阴极射线管——观察电子束运动轨迹的装置
观察电子束在磁场中的偏转（阴极射线管、 ）
实验现象： 在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
结论：磁场对运动电荷有作用力——洛伦兹力。
洛伦兹力(Lrentz frce)
1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。
洛伦兹力垂直于B垂直于v，
即垂直于Bv所在的平面
实验表明运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向，与运动方向和磁感应强度的方向都垂直。
可用什么简洁的方法体现这三者方向关系呢？
洛伦兹力的方向-------左手定则
伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内。
把手放入磁场中，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向。
拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。
四指指向负电荷运动的反方向
那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向
【例题1】试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.
F垂直于 纸面向外
安培力是导体中所有运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
安培力大小等于各个自由电荷所受洛伦兹力的合力
（1）通电导线中的电流（2）通电导线所受的安培力（3）这段导线内的自由电荷数 （4）每个电荷所受的洛伦兹力
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为 v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求：
电荷量为q的粒子以速度v进入磁感应强度为B的磁场中，如图所示。则粒子所受的洛伦兹力：
θ为B与v正方向的夹角
F洛 = qvBsin θ
垂直：F洛 = qvB
磁场对在其中运动的电荷有作用力
v≠0，且v不与B平行
电场对放入其中的电荷有作用力
电场中的电荷无论静止，还是运动都要受到电场力
正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反
可能做正功，可能做负功，也可能不做功
洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用，就会发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理。
从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。
1、如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向?
2、如果要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方向？
3、若要电子束由A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎么变化？
偏转磁场应该先垂直纸面向外逐渐减小，然后垂直纸面向里并逐渐变大
实际上，在偏转区水平方向和竖直方向都有偏转磁场。这样光点就可以移动，这技术叫扫描。
电子束从最上一行到最下一行扫描一遍，叫做一场，电视机每秒要进行50场扫描，由于人的“视觉暂留”，我们感觉到整个屏幕都在发光。
【例题2】在图所示的平行板器件中，电场强度E和感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。试证明带电粒子具有 速度时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
速度选择器中所选择的粒子都是微观粒子，其所受重力远远小于电场力（或洛伦兹力），重力对粒子运动的影响很小，所以一般情况下都忽略不计。
由电场特性知带正电粒子受到向下的电场力，大小是
由左手定则知收到的向上的洛伦兹力，大小
当F电＝ F洛 时，粒子才沿图示的直线运动，即：
1、速度选择器只对选择的粒子的速度有要求，而对粒子的质量、电荷量大小及带电正、负无要求.
【例题3】一种用磁流体发电的装置如图 所示。平行金属板 A、B 之间有一个很强的磁场。将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B 两板间便产生电压。如果把 A、B 和用电器连接，A、B 就是一个直流电源的两个电极。（1） A、B 板哪一个是电源的正极 ?
（2） 若 A、B 两板相距为 d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为 B，等离子体以速度 v 沿垂直于 B 的方向射入磁场，这个发电机的电动势是多大？
正电荷到达B板，负电荷到达A板，两板之间形成电场，运动电荷受到与洛伦兹力方向相反的电场力，但电场力小于洛伦兹力，电荷继续向两板聚集，板间电场不断增强，电荷所受电场力不断增加，当电场力等于洛伦兹力时，板上电荷处于动态稳定状态。
设：板上电荷处于动态稳定时，板间电势差为U，板间电场强度为E。
根据外电路断开时，电源电动势的大小等于路端电压，故此磁流体发电机的电动势为E源＝U＝Bdv。
1、在下图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向。
答案：(1)qvB　垂直v向左上方　 (2)qvB　垂直纸面向里　 (3)不受洛伦兹力　 (4)qvB　垂直v向左上方
2、(多选)如图所示，在带电的两平行金属板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，匀强电场场强为E，现有一电子以速度v0平行金属板射入场区，则（ ）