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第一章 第三节
洛伦兹力
学习目标
【目标一】能说出安培力的概念
【目标二】通过实验认识安培力的方向，能用左手定则判断安培力的方向
【目标三】会计算安培力的大小
课堂导入
通电导线在磁场中会受到安培力的作用，电流是由电荷定向移动形成的。磁场对运动电荷也会产生作用吗？其作用力的大小和方向有什么规律？
认识洛伦兹力
猜想：
磁场对电流有力的作用，而电流是由电荷定向移动形成的，那么，磁场对运动电荷会产生力的作用。
【观察与思考】
在如图所示的实验装置中，阴极射线管两端被加上高压电。此时，阴极射线管内形成了一束电子束。
当蹄形磁铁（或条形磁铁）靠近阴极射线管，使磁场方向与电子束前进方向垂直时，观察电子束运动方向是否发生改变？
上述实验现象说明了什么？
认识洛伦兹力
认识洛伦兹力
定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力
洛伦兹力方向
的
【实验与探究】
阴极射线管两端被加上高压电后，阴极射线管中的电子沿直线前进。改变磁铁方向即改变磁场方向，观察不同情况下电子偏转方向，并将实验结果记入表中。
洛伦兹力的方向
洛伦兹力的方向
结论：
电子偏转方向与磁场方向、电子运动方向有关；
当运动电荷的速度方向与磁场方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力；
当运动电荷的速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷受到的洛伦兹力，其方向既与磁场方向垂直，又与速度方向垂直。
洛伦兹力的方向
思考：请问洛伦兹力的方向有何特点？
左手定则：
伸开左手，使大拇指与四指垂直，且都与手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向正电荷的运动方向，这时大拇指所指方向就是正电荷在该磁场中所受洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的方向
【例题1】如图 所示，一束粒子包含有质子（带正电）、电子（带负电）和光子（不带电）三种粒子。粒子束中的粒子沿水平向右的方向射入垂直纸面向里的匀强磁场中。请分析并描述粒子束进入匀强磁场后的偏转情况。
洛伦兹力的方向
练习1：试判断图所示的带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的方向
洛伦兹力的方向
洛伦兹力的大小
导线中的电流方向与磁场方向垂直时，安培力大小为F=BIL。
在这种情况下，导线中电荷定向移动的方向与磁场方向垂直。
既然安培力是洛伦兹力的宏观体现，那么我们是否可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力表达式呢？
洛伦兹力的大小
情境：
通电直导线垂直于磁场放置，设导线的横截面积为 S，导线中单位体积内所含的自由电子数为 n，电子电荷量大小为 e，自由电子定向移动的平均速率为 v。截取一段长度 l = vΔt 的导线，这段导线中所含的自由电子数为 N，则
洛伦兹力的大小
1、算出图中一段导线中的粒子数，这就是在时间t内通过横截面S的粒子数
N=nSvt
2、粒子的电荷量记为q，可算出时间t内通过导体横截面的电量Q
Q=Nq=nqsvt
洛伦兹力的大小
3、由此可以算出粒子电量q与电流强度I的关系
I=nqsv
4、长为vt的导体受的安培力F安
F安=BIL=Bnqsv2t
5、每个粒子受到的力，它等于f洛
f洛=F安/N=qvB
洛伦兹力的大小
1、当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，洛伦兹力的大小：
f洛=qvB
2、当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ时，洛伦兹力的大小：
f洛=qvB sin θ
3、洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向垂直，因此洛伦兹力不做功。
洛伦兹力的大小
洛伦兹力的大小
问题：
区域存在一竖直向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为 1.2 ×10 -3T。动能为 5.3 MeV的质子由南向北水平通过磁场区域，则质子受到的洛伦兹力的大小和方向如何？（质子质量为 1.67×10-27 kg，忽略地球磁场）

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