2017-2018学年粤教版选修3-1 第三章 第五节 研究洛伦兹力 学案
2017-2018学年粤教版选修3-1                 第三章  第五节  研究洛伦兹力  学案第2页

  安培力可以看做是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。

  2.公式推导

  设有一段长度为L的通电导线,横截面积为S,单位体积内含有的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,定向移动的平均速度为v,则导线中的电流为I=nqvS,将通电直导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中,导线所受安培力F安=BIL=BnqvSL,这段导线中含有的运动电荷数为nLS,所以f==qvB。

  综上可知,当电荷在垂直于磁场的方向上运动时,磁场对运动电荷的洛伦兹力f=qvB。

  

  1.自主思考--判一判

  (1)运动的电荷在磁场中受的力叫洛伦兹力,正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同,负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反。(×)

  (2)同一电荷,以相同大小的速度进入磁场,速度方向不同时,洛伦兹力的大小不同。(√)

  (3)若电荷的速度方向与磁场平行时,不受洛伦兹力。(√)

  (4)判断电荷所受洛伦兹力的方向时应同时考虑电荷的电性。(√)

  (5)速度选择器中磁场的方向与电场的方向互相垂直。(√)

  2.合作探究--议一议

  (1)电荷放在电场中一定会受到电场力的作用,那么电荷放入磁场中也一定会受到磁场力的作用吗?

  提示:不一定。当电荷在磁场中静止或沿着磁场方向运动时,电荷不会受到磁场力作用。只有当电荷的运动方向与磁场方向不平行时,才受洛伦兹力作用。

  (2)在利用左手定则判断带电粒子在磁场中所受到的洛伦兹力的方向时,四指所指的方向是否一定为电荷运动的方向?

  提示:根据左手定则,四指所指的方向为正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。

  (3)正电荷所受洛伦兹力的方向,负电荷所受洛伦兹力的方向以及导线所受安培力的方向有什么联系?

  提示:电流的方向即正电荷定向移动的方向也就是负电荷定向移动的反方向。所以安培力的方向和相应正电荷沿电流方向移动所受洛伦兹力方向及相应负电荷沿电流反方向移动所受洛伦兹力方向一致,体现了安培力是洛伦兹力的宏观表现。