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1、思考与讨论思考与讨论 电视机的内部显像管中，电子枪射出的是电视机的内部显像管中，电子枪射出的是一束细细的电子束，为什么整个屏幕都能发一束细细的电子束，为什么整个屏幕都能发光？若在电视机附近放置一个很强的磁铁，光？若在电视机附近放置一个很强的磁铁，电视画面将会出现颜色失真的现象，这又是电视画面将会出现颜色失真的现象，这又是为什么？为什么？第1页/共27页第2页/共27页阴极射线管阴极射线管阴极阴极阴极阴极阳极阳极阳极阳极荧光屏荧光屏荧光屏荧光屏狭缝狭缝狭缝狭缝 若在阴阳两极间加上一高电压，阴极中的炽热的金属丝发射出的电若在阴阳两极间加上一高电压，阴极中的炽热的金属丝发射出的电若在阴阳两极间加上一
2、高电压，阴极中的炽热的金属丝发射出的电若在阴阳两极间加上一高电压，阴极中的炽热的金属丝发射出的电子束，将在荧光屏上激发出荧光。子束，将在荧光屏上激发出荧光。子束，将在荧光屏上激发出荧光。子束，将在荧光屏上激发出荧光。第3页/共27页演示实验演示实验 实验现象实验现象实验现象实验现象：没有加磁场时，电子束直线前进；加了磁场后，电子束的运：没有加磁场时，电子束直线前进；加了磁场后，电子束的运：没有加磁场时，电子束直线前进；加了磁场后，电子束的运：没有加磁场时，电子束直线前进；加了磁场后，电子束的运动径迹发生弯曲。动径迹发生弯曲。动径迹发生弯曲。动径迹发生弯曲。第4页/共27页了解洛伦兹了解洛伦兹了
3、解洛伦兹了解洛伦兹 洛伦兹是荷兰物理学家、数学家。洛伦兹是荷兰物理学家、数学家。洛伦兹是荷兰物理学家、数学家。洛伦兹是荷兰物理学家、数学家。1853185318531853年年年年7 7 7 7月月月月18181818日生于阿纳姆。日生于阿纳姆。日生于阿纳姆。日生于阿纳姆。1870187018701870年入莱顿大学学习年入莱顿大学学习年入莱顿大学学习年入莱顿大学学习数学、物理学，数学、物理学，数学、物理学，数学、物理学，1875187518751875年获博士学位。年获博士学位。年获博士学位。年获博士学位。25252525岁起任岁起任岁起任岁起任莱顿大学理论物理学教授，达莱顿大学理论物理学教
4、授，达莱顿大学理论物理学教授，达莱顿大学理论物理学教授，达35353535年。洛伦兹是年。洛伦兹是年。洛伦兹是年。洛伦兹是经典电子论的创立者。他以电子概念为基础来经典电子论的创立者。他以电子概念为基础来经典电子论的创立者。他以电子概念为基础来经典电子论的创立者。他以电子概念为基础来解释物质的电性质，并从电子论推导出运动电解释物质的电性质，并从电子论推导出运动电解释物质的电性质，并从电子论推导出运动电解释物质的电性质，并从电子论推导出运动电荷在磁场中要受到力的作用，即洛伦兹力。荷在磁场中要受到力的作用，即洛伦兹力。荷在磁场中要受到力的作用，即洛伦兹力。荷在磁场中要受到力的作用，即洛伦兹力。洛伦兹
5、把物体的发光解释为原子内部洛伦兹把物体的发光解释为原子内部洛伦兹把物体的发光解释为原子内部洛伦兹把物体的发光解释为原子内部电子的振动产生，并预言光源放在磁场中时，原子内电子的电子的振动产生，并预言光源放在磁场中时，原子内电子的电子的振动产生，并预言光源放在磁场中时，原子内电子的电子的振动产生，并预言光源放在磁场中时，原子内电子的振动将发生改变，从而导致光谱线的增宽或分裂振动将发生改变，从而导致光谱线的增宽或分裂振动将发生改变，从而导致光谱线的增宽或分裂振动将发生改变，从而导致光谱线的增宽或分裂 。1896189618961896年年年年10101010月，洛伦兹的学生塞曼发现，在强磁场中钠光谱
6、的月，洛伦兹的学生塞曼发现，在强磁场中钠光谱的月，洛伦兹的学生塞曼发现，在强磁场中钠光谱的月，洛伦兹的学生塞曼发现，在强磁场中钠光谱的D D D D线有线有线有线有明显的增宽，即产生塞曼效应，证实了洛伦兹的预言。在明显的增宽，即产生塞曼效应，证实了洛伦兹的预言。在明显的增宽，即产生塞曼效应，证实了洛伦兹的预言。在明显的增宽，即产生塞曼效应，证实了洛伦兹的预言。在1902190219021902年塞曼和洛伦兹共同获得诺贝尔物理学奖。洛伦兹于年塞曼和洛伦兹共同获得诺贝尔物理学奖。洛伦兹于年塞曼和洛伦兹共同获得诺贝尔物理学奖。洛伦兹于年塞曼和洛伦兹共同获得诺贝尔物理学奖。洛伦兹于1928192819
7、281928年年年年2 2 2 2月月月月4 4 4 4日在哈勒姆逝世。在举行葬礼那天，荷兰全国的日在哈勒姆逝世。在举行葬礼那天，荷兰全国的日在哈勒姆逝世。在举行葬礼那天，荷兰全国的日在哈勒姆逝世。在举行葬礼那天，荷兰全国的电讯、电话中止电讯、电话中止电讯、电话中止电讯、电话中止3 3 3 3分钟，以示哀悼。分钟，以示哀悼。分钟，以示哀悼。分钟，以示哀悼。第5页/共27页洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力(Lorentz forceLorentz forceLorentz forceLorentz force)1 1 1 1、定义定义定义定义：运动电荷运动电荷运动电荷运动电荷在磁场中受到的作用力
8、，叫洛伦兹力。在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。2 2 2 2、洛伦兹力的、洛伦兹力的、洛伦兹力的、洛伦兹力的方向方向方向方向：vF F F F洛洛洛洛vF F F F洛洛洛洛第6页/共27页洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向伸开伸开伸开伸开左手左手左手左手：磁感线磁感线磁感线磁感线垂直穿入手心垂直穿入手心垂直穿入手心垂直穿入手心四指四指四指四指大拇指大拇指大拇指大拇指所受洛伦兹力的方向所受洛伦兹力的方向所受洛伦兹力的方向所受洛伦兹力的方向指向指向指向指向正电荷正电荷正电荷正电荷的运动方向的运动方向的运动
9、方向的运动方向指向指向指向指向负电荷负电荷负电荷负电荷运动的反向运动的反向运动的反向运动的反向vF F F F洛洛洛洛 实验结论实验结论实验结论实验结论：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直F F F FB B B B，又跟电方荷的运动方向垂直，又跟电方荷的运动方向垂直，又跟电方荷的运动方向垂直，又跟电方荷的运动方向垂直F F F Fv v，故洛伦兹力的方向，故洛伦兹力的方向，故洛伦兹力的方向，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即：总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即：总是垂直于磁
10、感线和运动电荷所在的平面，即：总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即：F F F F安安安安B B B Bv v平面平面平面平面第7页/共27页思考与讨论思考与讨论如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方向同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟向同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟着反向？着反向？结论：当电荷的运动方向和磁场方向结论：当电荷的运动方向和磁场方向同时反向时，同时反向时，洛伦兹力方向不变洛伦兹力方向不变。vF F F F洛洛洛洛第8页/共27页2 2、研究表明，洛伦兹力的大小与电荷的运、研究表明，洛伦兹力的大小与电荷的运动方向及磁场的方向有关。动
11、方向及磁场的方向有关。1 1、通电导线在磁场中所受的安培力就是、通电导线在磁场中所受的安培力就是洛伦兹力的宏观表现。洛伦兹力的宏观表现。思考与讨论思考与讨论 磁场对通电导线能产生安培力的作用，磁场对通电导线能产生安培力的作用，当磁场方向与电流方向垂直时，安培力的当磁场方向与电流方向垂直时，安培力的大小为大小为F F安安=B=BI IL L，而电流就是电荷的定向移，而电流就是电荷的定向移动形成的，那么，磁场对运动电荷所产生动形成的，那么，磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什么关系？洛伦兹的洛伦兹力与安培力有什么关系？洛伦兹力的大小又与什么因素有关？力的大小又与什么因素有关？第9页/共27页
12、 如图所示，设有一段长度为如图所示，设有一段长度为L L，横截面，横截面积为积为S S的导线，导线单位体积内含有的自由的导线，导线单位体积内含有的自由电荷数为电荷数为n n，每个自由电荷的电荷量为，每个自由电荷的电荷量为q q，定，定向移动速率为向移动速率为v v，将这段通电导线垂直磁场，将这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为方向放入磁感应强度为B B的磁场中。的磁场中。洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小第10页/共27页安培力为安培力为F F安安=B=BI IL L电流的微观表电流的微观表达式为达式为设导线中共有设导线中共有N N个自由电子个自由电子N=nsLN=nsL每个电子受的磁场力为每个
13、电子受的磁场力为F F洛洛 =F=F安安/N/N 故可得故可得F F洛洛=e=evB BI I=nes=nesv(条件是条件是vBB)洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小第11页/共27页洛仑兹力的特点洛仑兹力的特点洛仑兹力的特点洛仑兹力的特点1 1 1 1、洛伦兹力的大小：、洛伦兹力的大小：、洛伦兹力的大小：、洛伦兹力的大小：vBB，F F洛=0=0；vBB，F F洛=q=qvB B2 2 2 2、洛伦兹力的方向：、洛伦兹力的方向：、洛伦兹力的方向：、洛伦兹力的方向：F F洛B BF F洛vF F洛vB B平面3 3 3 3、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的、洛伦兹力的
14、效果：只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。大小。大小。大小。重要结论：洛伦兹力永远不做功！重要结论：洛伦兹力永远不做功！v与B B成时，F F洛=q=qvBsinBsinv vv v第12页/共27页电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理 电视显像管应用了电视显像管应用了电子束在磁场中的偏电子束在磁场中的偏转转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发
15、光，而通电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。屏发光。第13页/共27页思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 如图所示，电视显像管中，要使电子束如图所示，电视显像管中，要使电子束从从B逐渐向逐渐向A点扫描，必须加一个怎样变化的点扫描，必须加一个怎样变化的偏转磁场？偏转磁场？荧光屏中点荧光屏中点荧光屏中点荧光屏中点O O O O的下方，应加一的下方，应加一的下方，应加一的下方，应加一垂直向内的磁场，且越下方磁场垂直向内的磁场，且越下方磁场垂直向内的磁场，且越下方磁场垂直向内的磁场，且越下方磁场越强，而在越强，
16、而在越强，而在越强，而在O O O O点的上方，应加一垂点的上方，应加一垂点的上方，应加一垂点的上方，应加一垂直向外的磁场，且越上方的磁场直向外的磁场，且越上方的磁场直向外的磁场，且越上方的磁场直向外的磁场，且越上方的磁场越强。越强。越强。越强。第14页/共27页电视显像管中的扫描电视显像管中的扫描电视显像管中的扫描电视显像管中的扫描 在电视显像管的偏转区中存在水平方向在电视显像管的偏转区中存在水平方向在电视显像管的偏转区中存在水平方向在电视显像管的偏转区中存在水平方向和竖直方向强弱和方向都在不断变化的偏和竖直方向强弱和方向都在不断变化的偏和竖直方向强弱和方向都在不断变化的偏和竖直方向强弱和方
17、向都在不断变化的偏转磁场，于是，电子枪发出的电子束在荧转磁场，于是，电子枪发出的电子束在荧转磁场，于是，电子枪发出的电子束在荧转磁场，于是，电子枪发出的电子束在荧光屏上的发光点不断移动，对图像进行扫光屏上的发光点不断移动，对图像进行扫光屏上的发光点不断移动，对图像进行扫光屏上的发光点不断移动，对图像进行扫描，扫描的路线如图所示，从描，扫描的路线如图所示，从描，扫描的路线如图所示，从描，扫描的路线如图所示，从a a a a开始，逐行开始，逐行开始，逐行开始，逐行进行，直到进行，直到进行，直到进行，直到b b b b，且每秒要进行，且每秒要进行，且每秒要进行，且每秒要进行50505050场扫描，结
18、场扫描，结场扫描，结场扫描，结果，我们就感觉到荧光屏上整个都发光了。果，我们就感觉到荧光屏上整个都发光了。果，我们就感觉到荧光屏上整个都发光了。果，我们就感觉到荧光屏上整个都发光了。第15页/共27页太阳磁暴太阳磁暴地磁场的磁层分布图地磁场的磁层分布图第16页/共27页宇宙射线宇宙射线 从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为能粒子流放出，称为能粒子流放出，称为能粒子流放出，称为宇宙射线宇宙射线宇宙射线宇宙射线。这些高能粒子。这些高能粒子。这些高能粒子。这些高能粒子流若都到
19、达地球，将对地球上的生物带来危害。流若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。流若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。流若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。从而对宇宙射线起了
20、一定的阻挡作用。第17页/共27页宇宙射线宇宙射线第18页/共27页思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 由由F F洛洛=q=qvB B，可得，可得B=FB=F洛洛/q/qv，与电场强度，与电场强度E=F/qE=F/q对比，可知磁场与电场有着怎样的不同对比，可知磁场与电场有着怎样的不同之处？之处？磁场只与运动电荷有关。磁场只与运动电荷有关。静止的电荷和运动的电荷周围都能产静止的电荷和运动的电荷周围都能产生电场，而磁场只能由运动电荷产生。故生电场，而磁场只能由运动电荷产生。故静止的电荷只能受库仑力的作用，而运动静止的电荷只能受库仑力的作用，而运动的电荷既受库仑力的作用，还会受到洛伦的电荷既受
21、库仑力的作用，还会受到洛伦兹力的作用。兹力的作用。第19页/共27页 电荷在电场中电荷在电场中电荷在电场中电荷在电场中一定一定一定一定要受到电场力的作用要受到电场力的作用要受到电场力的作用要受到电场力的作用运动电荷在磁场中运动电荷在磁场中运动电荷在磁场中运动电荷在磁场中不一定不一定不一定不一定要受到洛伦兹力的作用要受到洛伦兹力的作用要受到洛伦兹力的作用要受到洛伦兹力的作用电场力电场力电场力电场力F=qEF=qEF=qEF=qE洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力F=qF=qF=qF=qv vB B B B电场力方向与电场方向电场力方向与电场方向电场力方向与电场方向电场力方向与电场方向平行平行平行平
22、行洛伦兹力方向与磁场方向洛伦兹力方向与磁场方向洛伦兹力方向与磁场方向洛伦兹力方向与磁场方向垂直垂直垂直垂直电场力对运动的电荷电场力对运动的电荷电场力对运动的电荷电场力对运动的电荷不一定不一定不一定不一定做功做功做功做功洛伦兹力对运动的电荷洛伦兹力对运动的电荷洛伦兹力对运动的电荷洛伦兹力对运动的电荷一定不一定不一定不一定不做功做功做功做功思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？1 1 1 1、大小的不同：、大小的不同：、大小的不同：、大
23、小的不同：2 2 2 2、方向的不同：、方向的不同：、方向的不同：、方向的不同：3 3 3 3、作用关系的不同：、作用关系的不同：、作用关系的不同：、作用关系的不同：4 4 4 4、做功的不同：、做功的不同：、做功的不同：、做功的不同：第20页/共27页 1 1 1 1、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向：、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向：、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向：、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向：课堂练习课堂练习第21页/共27页2 2 2 2、带带带带电电电电量量量量为为为为q q q q的的的的粒粒粒粒子
24、子子子，在在在在匀匀匀匀强强强强磁磁磁磁场场场场中中中中运运运运动动动动，下下下下面面面面说说说说法法法法正正正正确确确确的的的的是是是是（）A A A A、只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同、只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同、只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同、只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同B B B B、如如如如果果果果把把把把q q q q改改改改为为为为q q q q，且且且且速速速速度度度度反反反反向向向向大大大大小小小小不不不不变变变变，则则则则所所所所受受受受的的的的洛洛洛洛伦伦伦伦兹兹兹兹力力力力大大大大小小小小、方向均不变方向均不变方向均不变方向均不变C
25、 C C C、只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用、只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用、只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用、只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用D D D D、带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小、带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小、带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小、带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小B B课堂练习课堂练习第22页/共27页3 3、电子以初速度、电子以初速度v垂直进入磁感应强度为垂直进入磁感应强度为B B的的匀强磁场中匀强磁场中,则则()()A A、磁场对电子的作用力始终不变、磁
26、场对电子的作用力始终不变.B B、磁场对电子的作用力始终不做功、磁场对电子的作用力始终不做功 C C、电子的速度始终不变、电子的速度始终不变.D D、电子的动能始终不变、电子的动能始终不变BD课堂练习课堂练习第23页/共27页C4 4、一长直螺线管通有交流电，一个电子、一长直螺线管通有交流电，一个电子以速度以速度v沿着螺线管的轴线射入管内，则电子沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在管内的运动情况是：在管内的运动情况是：()A A、匀加速运动、匀加速运动 B B、匀减速运动、匀减速运动 C C、匀速直线运动、匀速直线运动 D D、在螺线管内来回往复运动、在螺线管内来回往复运动课堂练习课堂练习第24
27、页/共27页5 5、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面顶端滑至底端时的速率为顶端滑至底端时的速率为v；若加一个垂直纸；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率将（端，则它滑至底端时的速率将（）A A、变大、变大 B B、变小、变小 C C、不变、不变 D D、条件不足，无法判断、条件不足，无法判断B课堂练习课堂练习第25页/共27页 6 6 6 6、十九世纪二十年代、十九世纪二十年代、十九世纪二十年代、十九世纪二十年代,以塞贝克以塞贝克以塞贝克以塞贝克(数学家数学家数学家数学家)为
28、代表的科学家已认识到为代表的科学家已认识到为代表的科学家已认识到为代表的科学家已认识到:温温温温度差会引起电流度差会引起电流度差会引起电流度差会引起电流,安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差差差差,从而提出如下假设从而提出如下假设从而提出如下假设从而提出如下假设:地球磁场是由绕地球的环形电流引起的地球磁场是由绕地球的环形电流引起的地球磁场是由绕地球的环形电流引起的地球磁场是由绕地球的环形电流引起的,则该假设则该假设则该假设则该假设中的电流方向是（中的电流方向是（中的电流方向是（中的电流方向是（）A A A A、由西向东垂直磁子午线、由西向东垂直磁子午线、由西向东垂直磁子午线、由西向东垂直磁子午线 B B B B、由东向西垂直磁子午线、由东向西垂直磁子午线、由东向西垂直磁子午线、由东向西垂直磁子午线 C C C C、由南向北沿磁子午线、由南向北沿磁子午线、由南向北沿磁子午线、由南向北沿磁子午线 D D D D、由赤道向两极沿磁子午线方向、由赤道向两极沿磁子午线方向、由赤道向两极沿磁子午线方向、由赤道向两极沿磁子午线方向B B B B课堂练习课堂练习第26页/共27页感谢您的观看！第27页/共27页