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文檔簡介

運動電荷在磁場中受到的力 引言 電視機顯像管中的電子只是細細的一束 為什么能使整個屏幕發光 從宇宙深處射來的帶電粒子 為什么不能直接射地球 為什么只在地球兩極形成絢麗多彩的極光 解開這些問題的鑰匙就是本節學習的磁場對運動電荷的作用規律 知識構建 探究一 既然磁場對電流有力的作用 而電流是由電荷的定向移動形成的 那么磁場是否對運動電荷也有作用力呢 1 運動電荷在磁場中受到的力稱為洛倫茲力 條件 且和不共線 相關知識 探究二 我們曾經用左手定則判定安培力的方向 能不能用類似的方法判定運動電荷 電子束 的受力方向呢 左手定則 伸開左手 使拇指與其余四個手指垂直 并且都與手掌在同一平面內 讓磁感線從掌心進入 并使四指指向正電荷運動的方向 這時拇指所指的方向就是運動正電荷所受洛倫茲力的方向 2 洛倫茲力的方向 說明 安培力和洛倫茲力在本質上屬同一種力 安培力是洛倫茲力的宏觀表現 洛倫茲力是安培力的微觀本質 1 在用左手定則判斷運動電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向時 對于正電荷 四指指向電荷的運動方向 但對于負電荷 四指應指向電荷運動的反方向 2 洛倫茲力方向總是與電荷運動方向和磁場方向垂直 即洛倫茲力的方向總是垂直于電荷運動方向和磁場方向所決定的平面 f b v三者的方向關系是f b f v 但b與v不一定垂直 3 由于洛倫茲力始終與速度方向垂直 故洛倫茲力永不做功 探究三 洛倫茲力的大小 推導 設設有一段長為l 橫截面積為s的直導線 單位體積內的自由電荷數為n 每個自由電荷的電荷量為q 自由電荷定向移動的速率為v 這段通電導線垂直磁場方向放入磁感應強度為b的勻強磁場中 求 1 通電導線中的電流 2 通電導線所受的安培力 3 這段導線內的自由電荷數 4 每個電荷所受的洛倫茲力 電荷量為q的粒子以速度v運動時 如果速度方向與磁感應強度方向垂直 那么粒子所受的洛倫茲力為 如果速度方向與磁感應強度方向的夾角為 粒子受到的洛倫茲力又如何呢 b v 3 洛倫茲力的大小 f f安 以正電荷為例 在太陽創造的諸如光和熱等形式的能量中 有一種能量被稱為 太陽風 這是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流 該太陽風在地球上空環繞地球流動 以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場 磁場使該顆粒流偏向地磁極下落 它們與氧和氮的原子碰撞 擊走電子 使之成為激發態的離子 這些離子發射不同波長的輻射 產生出紅 綠或藍等色的極光特征色彩 形成極光 在南極地區形成的叫南極光 在北極地區同樣可看到這一現象 稱之為北極光 應用 電視顯像管的工作原理 1 構造 電子槍 陰極 偏轉線圈 熒光屏等 2 原理 應用電子束磁偏轉的原理 電子束在熒光屏上掃描一行之后 迅速返回 虛線 再做下一次掃描 直到熒光屏的下端 磁流體發電機 1 磁流體發電是一項新興技術 它可以把內能直接轉化為電能 2 根據左手定則 如右圖中的b板是發電機正

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