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§2 磁场对运动电荷的作用力
第一章 安培力与洛伦兹力
高中物理(人教版2019)选择性必修第二册
新课引入
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？
观察 电子束在磁场中的偏转
电子束在磁场中的偏转实验现象
磁场对运动电荷有力的作用
洛伦兹力
复习与思考
(1)如何规定电流的方向的？
(2)通电导线所受安培力的方向如何判断？
左手定则
正电荷定向移动的方向
(3)安培力和洛伦兹力有何关系？
(4)你认为洛伦兹力的方向如何判断？
安培力是洛伦兹力的宏观表现
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+
+
+
+
+
+
一
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，让磁感线垂直穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么大拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。
S
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N
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负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷受力的方向相反
一
洛伦兹力的方向
练习1.试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
二
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
（1）电流强度I。
（2）通电导线所受的安培力。
（3）这段导线内的自由电荷数。
（4）每个电荷所受的力。
洛伦兹力的大小
I=nqsv
F安＝ILB＝（nqsv）LB
N=nsL
F＝qvB
洛伦兹力
F安与F洛本质都是磁场对运动电荷的作用力。
二
洛伦兹力的大小
当电荷运动的方向与磁场方向垂直时（v⊥B）：
单位：F洛为N，q为C，v为m/s，B为T
v
B
F
+
F洛＝qvB
v
F
+
B
θ
当电荷运动的方向与磁场方向夹角为 ：
θ
二
洛伦兹力的大小
练习2. 如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，方向如图；带电粒子的速率均为v，方向如图；带电荷量均为q，电性如图。关于各电荷所受洛伦兹力，说法正确的是（　　）
A．（1）中电荷受到的洛伦兹力垂直于纸面向内
B．（2）中电荷受到的洛伦兹力大小等于0
C．（3）中电荷受到的洛伦兹力大小等于qvB
D．（4）中电荷受到的洛伦兹力平行于纸面斜向左上
二
洛伦兹力的大小
练习3.初速度v的电 子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（　　）
A．电子将向右偏转，洛伦兹力大小不变
B．电子将向左偏转，洛伦兹力大小改变
C．电子将向左偏转，洛伦兹力大小不变
D．电子将向右偏转，洛伦兹力大小改变
三
显像管的结构和原理图
电子枪
电子束
荧光屏
偏转线圈
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原理图
电子束磁偏转的原理
电子束的磁偏转
三
思考与讨论
电子枪
电子束
荧光屏
偏转线圈
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????
?
????
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(1)要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏的A点，偏转磁场应该沿什么方向？
(2)要使电子束打在荧光屏的B点，偏转磁场应该沿什么方向？
(3)要使电子束打在荧光屏的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？
电子束的磁偏转
垂直纸面向外
垂直纸面向里
先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大.
在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像如图所示那样不断移动，这在电视技术中叫做扫描（scanning）。
电子束在荧光屏上扫描一行之后，迅速返回（虚线），再做下一行扫描，直到荧光屏的下端,叫做一场，电视机中每秒要进行50场扫描，由于人的“视觉暂留”，我们感到整个荧光屏都在发光．
三
电子束的磁偏转
三
电子束的磁偏转
练习4.如图所示,电子枪发射电子经加速后沿虚线方向进入匀强磁场区域(图中圆内),沿图中实线方向射出磁场,最后打在屏上P点,则磁场的方向可能为(　　)?
A.垂直于纸面向外 B.垂直于纸面向内
C.平行于纸面向上 D.平行于纸面向右

课堂小结
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，粒子受到洛伦兹力的作用，从而发生偏转。
电子束的磁偏转
洛伦兹力的方向
F洛＝qvB
左手定则
洛伦兹力的方向一定垂直于B和v所决定的平面。
洛伦兹力的大小
电子枪
电子束
荧光屏
偏转线圈
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????
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????
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巩固提升
质量为m、电荷量为q的微粒,以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间,如图所示,微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动,求:
(1)电场强度的大小和微粒所带电荷的电性;
(2)磁感应强度的大小。
PART 05
速度选择器
速度选择器原理
原理图
+????
?
????
?
????
?
原理：如右图所示，粒子所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不同的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区中，若粒子运动轨迹不发生偏折，必须满足平衡条件：????????????＝????????，故????＝??????????，这样就把满足????＝??????????的粒子选择出来了。
?
PART 06
磁流体发电机
磁流体发电机原理
原理图
????
?
????
?
等离子体
????
?
????
?
原理：将一束等离子体（含有大量带正负电荷的微粒，整体呈电中性）喷射入磁场，高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向????、????两板聚集，使两板间产生电势差，直至????、????之间的电势差大到后面的微粒不再聚集到板上，因此????????间会形成稳定的电压。
?
qvB＝qE
U＝Bdv

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