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师梦圆高中物理教材同步沪科教版选修3-15.5探究洛仑兹力下载详情
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选修3-1《5.5探究洛仑兹力》公开课PPT课件优质课下载

2.公式形式

f=qvB

其意义为:当电荷在垂直磁场方向上运动时,磁场对运动电荷的洛伦兹力f等于电荷量q、速率v、磁感应强度B三者的乘积.

公式中q、v、B、f的单位分别为库仑(C)、米/秒(m/s)、特斯拉(T)、牛顿(N).

3.探究源头

洛仑兹力公式的推导:设导体L垂直于磁场放置,单位长度上自由电荷数为n,自由电荷的电荷量为q,定向移动的平均速率为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,如右图所示,则通过的电荷量为Q,Q=nqL=nq·vt

4.适用条件

(1)若电荷运动方向和磁场平行时,显然f=0,即不受洛伦兹力.

(2)若电荷运动方向和磁场垂直时,f=Bqv.

(3)若电荷运动方向和磁场成θ角时,其洛伦兹力

f=B⊥qv=Bsin θ·qv,即

f=Bqvsin θ

5.应用技巧

(1)洛伦兹力和安培力的关系

通电导线在磁场中所受到的安培力实际上是在导线中定向运动的电荷所受到的洛伦兹力的宏观表现.

(2)洛伦兹力方向的判定: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,四指指向电流方向,那么大拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力方向.

1.对于正电荷:四指指向电流方向即指向正电荷的运动方向.

2.对于负电荷:四指指向电流方向即指向负电荷运动的反方向.

(3)洛伦兹力的方向与电荷的运动方向垂直,又与磁场方向垂直,所以洛伦兹力的方向总垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向所确定的平面.

(4)由于洛伦兹力f总与电荷运动方向v垂直,所以洛伦兹力对电荷不做功.

(5)洛伦兹力与电场力的区别

①带电粒子在磁场中可能受到洛伦兹力的作用,其条件是带电粒子的运动方向和磁场方向不平行,而带电粒子在电场中一定受到电场力的作用.

②洛伦兹力的方向垂直于磁场方向和带电粒子的运动方向,可用左手定则判定,而电场力的方向由电场方向和电荷的正负决定且一定平行于电场.

③洛伦兹力的大小与磁感应强度、粒子的电荷量及粒子的速度成正比,同时还与粒子速度方向和磁场方向之间的夹角有关,而电场力与电场强度及带电粒子的电荷量成正比.