宇宙中的洛伦兹力
• 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， 如果都到达地球，将对 地球上的生物带来危害。
庆幸的是，地球周围存在地磁场，改变了宇宙射 线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一 定的阻挡作用。
思考：若在赤道平面内一束质子流垂直射向地球，将
偏向哪一方向？
（向东）
+
北
西
东
+
南F
（向东）
地球极光
震撼人心的极光
人类首次拍到南北极光“同放光彩”奇 景
• 太阳风是太阳喷射出的带电粒子，是一 束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗 粒流。太阳风在地球上空环绕地球流动， 以大约每秒400公里的速度撞击地球磁 场。地球磁场形如漏斗，尖端对着地球 的南北两个磁极，因此太阳发出的带电 粒子沿着地磁场这个“漏斗”沉降（偏 转），进入地球的两极地区。两极的高 层大气，受到太阳风的轰击后即太阳风 与大气原子冲撞后可以产生光芒，形成 极光。在南极地区形成的叫南极光。在 北极地区形成的叫北极光。
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
B
fvBiblioteka vvf垂直纸面向外
1、可见：以相同速度进入同一磁场的正负电荷受到 的洛伦兹力方向相反。 2、安培力方向由左手定则判断。我们知道安培力的 方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，同样也 用左手定则判断洛伦兹力f的方向也既垂直于磁场B的 方向又垂直于电荷运动速度v的方向
回顾：磁场的产生与表现
1.磁极产生磁场，磁场对放入其中的磁极有力的作 用，用磁N极受到的磁场力方向来反映磁场的磁感 应强度方向
2. 电流产生磁场，磁场对放入其中的电流会有 力的作用，用单位长度单位电流垂直磁场放置 时的磁场力（安培力）来反映磁感应强度B大小
定义式B=
F ⅠL
F
B
F⊥IB平面
安培力大小和方向
当磁场与电荷运动速度 不平行时，磁场对运动 电荷的作用力叫做
洛伦兹力
洛伦兹（1853—1928）
洛伦兹是荷兰物 理学家、数学家， 1853年7月18日生于阿 纳姆。洛伦兹创立了 经典电子论，提出了 洛伦兹变换公式， 1902年与其学生塞曼 共同获得诺贝尔物理 学奖。为纪念洛伦兹 的卓著功勋，荷兰政 府决定从1945年起， 把他的生日定为“洛 伦兹节”。
B
+
V F
+qV
B v2
+
V v1
F
F
B
洛伦兹力的方向-------左手定则
F
-qV
B
+qV
I
F⊥BV所在定平面 F⊥V，F⊥B
判断下面几个图中电荷的受力方向
F
B
v0 I
v0
（1） I
I v0
F （2） I
F
（3）
v0
I
B
I （3） v0
B
F
(4)
B
v（0 5）
α B（6）
F
洛伦兹力的方向 ------左手定则
主要构造:电子枪（阴极）、 偏转线圈、荧光屏
1．若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．若要使电子束打在Ｂ点， 磁场应该沿什么方向？
3．若要使电子束打在荧光屏上的位置由Ｂ逐渐向
Ａ点移动，偏转磁场应该怎样变化？
向里减小至 零向外增大
显象管模拟
应用电子束磁偏转的道理
洛伦兹力方向的特点：
(1)洛伦兹力的方向垂直于v和B二者所决定的平面。 （ F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v）
(2)洛伦兹力总是跟运动的电荷的速度方向垂直，
所以洛伦兹力只能改变运动电荷的速度 方向， 而不改变速度的 大小
规律：洛伦兹力对带电粒子始终不做功！
生活中的洛伦兹力
电视显像管的工作原理
探究洛伦兹力的方向： 理论推导:
安培力是磁场对电流的作用力 电流是电荷的定向移动形成的
洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力 推理与猜想：
1.安培力是洛伦兹力的宏观表现．
I 2.洛伦兹力是安培力的微观本质
实验验证：
洛伦兹力的方向可以用
左手定则判定
B F
洛伦兹力的表现
I
B
F
I
B
F
二、洛伦兹力的方向-------左手定则
f
v
1、 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 么拇指所指的方向就使正电荷所受 洛伦兹力的方向
v f
2、若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
即四指指电流的方向
洛伦兹力F与v、B三者间的方向关系
地球磁场并不是对称的。在太阳风的吹动下， 变成某种“流线型”。就是说朝向太阳一面的 磁力线被大大压缩，相反方向却拉出一条长长 的，形似彗尾的地球磁尾。由于与日地空间行 星际磁场的偶合作用，变形的地球磁场的两极 外各形成一个狭窄的、磁场强度很弱的极尖区。 因为等离子体具“冻结”磁力线特性，所以， 太阳风粒子不能穿越地球磁场，而只能通过极 尖区进入地球磁尾。当太阳活动发生剧烈变化 时(如耀斑爆发)，常引起地球磁层亚暴。于是 这些带电粒子被加速，并沿磁力线运动。从极 区向地球注入，这些带电粒子撞击高层大气中 的气体分子和原子，使后者被激发，退激而发 光。不同的分子，原子发生不同颜色的光，这 些单色光混合在一起，就形成多姿多彩的极光
思考、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管
中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则
[
]
A．带电粒子速度大小改变；
B．带电粒子速度方向改变；
CD
C．带电粒子速度大小不变；
D．带电粒子速度方向不变。
探究洛伦兹力大小的表达式：
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，在时间 t内有N个自由电荷通过，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
左手定则
B垂直I,安培力F BIL，I B//I，F 0
猜想？？电流是由电荷的定向移动形成的， 运动电荷能否产生磁场？磁场对运动电荷 有力的作用吗？？
罗兰实验—静电层旋转产生磁场，表明运 动电荷产生磁场。
磁场对运动电荷的作用力 ----洛伦兹力
演示：阴极射线（电子流）在磁场中的偏转
1 、没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象。 2、电子从金属中射出的原因是什么?光束实质上是什么？ 3、若在电子束的路径上垂直加磁场，可以观察到什么现 象？ 4、改变磁场的方向，（注意B//V）,通过观察从而判断运 动的电子在各个方向磁场中的受力方向。