磁场对运动电荷的作用力

主编:黄冈中学物理集体备课组

当磁铁靠近电视机的屏幕上时,电视机的画面会发生扭曲.

一、洛伦兹力

演示:观察阴极射线在磁场中的偏转.

1、定义:磁场对运动电荷的作用力

  荷兰物理学家洛伦兹首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点,为纪念他,人们称这种力为洛伦兹力.

2、安培力是洛伦兹力的宏观表现.

  运动的电荷——洛伦兹力

  电流——安培力

二、洛伦兹力的大小

1、当v⊥B时

取一通电导线:长度:L   横截面积S

单位体积中含有的自由电荷数:n

每个自由电荷的电荷量:q

定向移动的平均速率:v

匀强磁场:B  B⊥I

导体中的总电荷数

N=nLS

电流为

导线受到的安培力

F=BIL=BnvSqL

每个电荷受到的洛伦兹力

2、当v与B夹角为θ时

f=qvB·sinθ

3、当v∥B时,f=0.

  当v=0时,f=0.

  强调:使用上述公式计算时,各物理量必须取国际单位制中的单位.

三、洛伦兹力的方向

左手定则:

  伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,且处于同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,四指指向正电荷运动的方向,(或指向负电荷运动的反方向).那么,拇指所指的方向就是电荷所受洛伦兹力的方向.

思考:带电粒子在磁场中运动时,洛伦兹力对带电粒子是否做功?

答案:不做功,因为f⊥v.

   f⊥v,f⊥B,即F垂直于v、B所决定的平面.

例1、如图,绝缘摆线长为L,摆球带正电,悬于O点,当它摆过竖直线OC时,便进入或离开一个匀强磁场,磁场方向垂直于单摆的摆动平面,在摆角小于5°时,摆球沿着ACB来回摆动,下列说法正确的是( )

A.A点和B点处于同一水平面上

B.在A点和B点,线上的拉力大小不相等

C.单摆的振动周期不变

D.单摆向右或向左运动经过D点时,线上拉力大小相等

答案:AC

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