2017-2018学年科教版选修3-1:第三章 第4节 磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力
2017-2018学年科教版选修3-1:第三章  第4节  磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力第2页

  (2)负电荷所受洛伦兹力的方向

  同样应用左手定则判断,只是四指指向负电荷运动的相反方向,拇指所指的方向即为负电荷所受洛伦兹力的方向。

  4.洛伦兹力的大小

  (1)洛伦兹力公式的推导

  如图3­4­1所示,有一段静止导线长为L,横截面积为S,单位体积内的自由电荷数为n,自由电荷所带电荷量为q,自由电荷定向移动的速率为v。设长度为L的导线中的自由电荷在t秒内全部通过截面A,导线垂直于磁场放置。

  

  图3­4­1

  则I===nSvq

  F安=BIL=BnSvqL

  这段导线中自由电荷的总数N=nSL

  所以每个自由电荷受到的洛伦兹力F洛==qvB。

  (2)当电荷垂直磁场方向射入时,F洛=qvB。

  (3)当电荷的速度方向和磁场方向平行时,F洛=0。

  二、带电粒子在磁场中的运动

  1.运动特点

  由于带电粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力方向总是与速度方向垂直且大小不变,因此带电粒子将做匀速圆周运动,圆周运动的轨道平面与磁场方向垂直,其向心力来自洛伦兹力。

  2.半径公式

  带电粒子q,以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力。

  qvB=m,解得:R=。

  3.周期公式

  由T=可得:T=。

  可见粒子做圆周运动的周期与粒子运动速度v和半径R无关。