5.5 探究洛伦兹力
1、洛伦兹力的方向总是既垂直于速度, 又垂直于磁场, 即垂直于V和B所组成 的平面.
总是:F⊥V F⊥B 即 F⊥SVB
2、洛伦兹力只改变速度的方向, 不改变速度的大小.
3、洛伦兹力对电荷总是不做功.
五、带电粒子垂直进入磁场的运动
1、带电粒子垂直射入匀强磁场时,由于f始终与v垂 直,故不改变v的大小,只改变v的方向,使运动电
T 2m
qB
T与v无关
v qB
六、运动电荷在有界磁场做匀速圆周 运动的圆心、半径及运动时间的确定
1、圆心的确定
.当已知入射方向和
出射方向时,可以过入
射点和出射点分别作
入射方向和出射方向
r
的垂线,两条垂线的交
点就是带电粒子运动
圆弧轨道的圆心
V0
Vt r
(2)知磁场中 一点速度方向 和另一点位置, 则该点所受洛 伦兹力作用线 与这两点连线 的中垂线的交 点即为圆心, 如图所示.
4.电场力要对运动电荷做功(电荷在等势面上运动除外),而电荷在磁场中运 动时,磁场力一定不会对电荷做功.
显 像 管 工 作 示 意 图
磁 流 体 发 电 机
磁 流 体 发 电 机
磁 流 体 发 电 机
粒 子 选 择 器
速 度 选 择 器
极光
1.定义: 磁场对运动电荷的作用力,叫做洛伦兹力. 2.方向: 由左手定则判断 (1)洛伦兹力F一定和B、v决定的平面垂直. (2)洛伦兹力只改变速度的方向而不改变其大小. (3)洛伦兹力永远不做功.
二、洛伦兹力的方向
1.左手定则: 伸开左手,使大拇指和
其余四指垂直并与手掌在
f
同一平面内,让磁感线穿
入手心,四指指向正电荷
v
运动的方向,大拇指所指
的方向为正电荷所受洛伦
兹力的方向.
v f
②若四指指向负电 荷运动的反方向, 那么大拇指所指的 方向就是负电荷所 受洛伦兹力的方向.
或可将负电荷作为正电荷处理,再由负电荷受到 洛伦兹力方向与正电荷相反来判断负电荷受力
V B1
θ
v1
V
B2
v2
f qvB2 0qvBsinf f qqvv1BB qvBsin
例3:如图示,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,并标出洛伦兹力的方向.
f=qvB
f=qvBcosθ
方向垂直纸面 向里
f=0
f=qvB
四、洛伦兹力的特点:
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洛 伦 兹 力 与 安 培 力
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五、洛伦兹力和电场力的区别
1.电荷在电场中一定受到电场力的作用,与其运动状态无关;而电荷在磁 场中不一定受到磁场力作用,只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向 不平行的电荷才受磁场力作用.
2.大小:F电=Eq,F洛=Bqvsinθ(θ为B与V的夹角).
3.电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向;而电荷所受磁场力的 方向总是既垂直于磁场方向,又垂直于运动方向.
洛伦兹力F与v、B三者之间的方向关系
BV
+
F
B v2
+
F
vV1 F
B V
2、洛伦兹力方向的特点
f B
f
v
f垂直于B与v构成的平面
(B与v不一定垂直)
例1、判断下列运动电荷所受安培力的方向
垂直纸面向 外
不受洛伦兹 力 或f=0
练习:试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的
方向.带电粒子的电性或带电粒子的运动方向.
3.洛伦兹力的大小:
F qvBsin θ为B与v之间夹角
(1)当v平行于B时:
F=0
(2)当v垂直于B时:
F=qvB
4.电视机显像管的工作原理
荷仅在洛伦兹力作用下在垂直磁场的平面内做匀速 圆周运动运动,且f=F向
×
× × × ×V × ×
2、运动电荷做匀速圆周运动时的
半径和周期
半径
f F向
mv r
2mEk
qB qB
r与v成 正比
qvB m v2
周期 r
T 2r r mv
注:带电粒子以v0平行B射入匀强磁场时(不计粒子 重力),粒子不受洛伦兹力将做匀速直线运动
2.当v⊥B时f=
洛 伦 兹 力 推 导
导线长为L
横截面积为S
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
L
自由电荷定向移动的速率为v
通电导线垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场
2、当v⊥B时,f= qvB 3、当v与B方向成夹角θ时f= qvBsinθ
复习 1.判断安培力的方向:
F
I
I
F
2.安培力大小的一般计算方法: F安=BILsinθ( θ为B与I的夹角)
推理与实验:
磁场对运动电荷会有作用力吗?
5.5探究洛伦兹力
一、洛伦兹力
1、定义:磁场对运动电荷的作用力(v≠0) 2、安培力与洛伦兹力的关系
安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观本质
v
v
v
f
f
粒子垂直于纸面向 里运动
f 所受洛伦兹力垂直于
纸面向外
三、洛伦兹力的大小
B
1.当v=0或v//B时, v0
f=0.
例2.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
C) D
B.带电粒子速度方向改变
C.带电粒子速度大小不变
D.带电粒子速度方向不变