Действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы. Сила Лоренца

1. Презентация к уроку по теме «Действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы. Сила Лоренца»

ПРЕЗЕНТАЦИЯ К УРОКУ ПО ТЕМЕ
«ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА
ДВИЖУЩИЕСЯ ЗАРЯЖЕННЫЕ
ЧАСТИЦЫ. СИЛА ЛОРЕНЦА»
физика
11 класс
УМК Г.Я. Мякишев,
Б.Б. Буховцев

2.

Что
Назовите
общего упредставленные
представленных
природные
на слайде явления
явлений и
итехнических
техническиеустройств?
устройства.
Аляска, 2000
Норвегия, 2007
Магнетрон
Микроволно
печь
электронный
(также
СВЧ-печь;
прибор,
́ вая
Полярное телевизора
Циклотрон
Кинескоп
сияние,
–—циклический
устар.
представляет
«паускоритель
собой
—
́ зори»
разг.
генерирующий
микроволно
—
при
́ вка)
свечение
заряженных
стеклянную
верхних
колбу,
частиц,
намикроволны
одном
слоёв
в электроприбор,
котором
конце
атмосферы
которой
они
позволяющий
взаимодействии
потока
совершать
электронов
разогрев
планеты, вследствие
движутся
электронно-лучевая
под действием
трубка
их взаимодействия
электрического
(ЭЛТ),
а на
исс
водосодержащих
электрической
веществ
составляющей
благодаря
заряженнымиполей
магнитного
другом
-частицами
по
экран,
раскручивающейся
солнечного
покрытый
ветра.
электромагнитному
сверхвысокочастотного
поля
излучению
спирали. На последнемсоставом.
фосфоросодержащим
ее витке
Трубка
пучокв
дециметрового
пространстве,
гдедиапазона
постоянное
магнитное
с
быстрых заряженных
"выпускает"
поток
частиц(обычно
электронов
выводится
частотой
поле
перпендикулярно
2,450
ГГц)частицы
и предназначенный
наружу, бомбардируя
(электронный
луч).
–постоянному
мишени.
для быстрого приготовления,
электрическому
полю.
подогрева
или размораживания пищи.
всем представленным явлениям соответствует
движение заряженных частиц в магнитном поле.

3.

В 1892 г. Лоренц получил
формулу силы, с которой
электромагнитное
поле
действует
на
любое
находящееся
заряженное
тело.
F=q E + q ʋ B
электромагнитная
Лоренца.
Проанализировав свойства
электромагнитного поля и
установив связь силовых
характеристик этого поля
друг с другом, а также с
зарядами
и
токами,
Максвелл написал систему
сила уравнений, составивших
основу теории.
два
Здесь
включены
слагаемых:
первое - электрическая сила
F=qE;
второе – магнитная сила
Джеймс Клерк Максвелл
(или просто сила Лоренца)
(1831-1879)
F=q ʋ B.
Хендрик Антон Лоренц
(1853 - 1928)

4.

Сила Лоренца
это сила, с которой
магнитное поле действует
на заряженные частицы,
движущиеся в магнитном
поле.
FЛ = q0 B sin
Модуль силы Лоренца прямо пропорционален:
- индукции магнитного поля В;
- модулю заряда движущейся частицы |q0| ;
- скорости частицы .
угол α – это угол между вектором магнитной индукции и
направлением вектора скорости частицы.

5.

Сила Лоренца
Направление силы Лоренца определяют по правилу
левой руки с учётом знака заряда частицы: левую
руку надо расположить так, чтобы линии магнитной
индукции входили в ладонь, четыре вытянутых пальца
были направлены по направлению движения
положительно заряженной частицы (или против
отрицательной), тогда отогнутый на 90˚ большой палец
покажет направление действия силы Лоренца.

6.

Траектория заряженных частиц в магнитном поле
Частица влетает в магнитное поле || линиям
магнитной индукции => α = 0˚ => sin α = 0 Fл=0
+
ʋ
В
q
Если сила, действующая на частицу, равна 0, то частица,
влетающая в магнитное поле, будет двигаться
равномерно и прямолинейно вдоль линий магнитной
индукции

7.

Определение направления силы Лоренца – по правилу
левой руки.

8.

С помощью магнитных полей
можно изменить направление
движения электронов.
Впервые
управлять
электронными
лучами
научился Дж.-Дж. Томсон.
Джозеф Джон Томсон
(1856-1940)

9.

Траектория заряженных частиц в магнитном поле
Частица влетает в магнитное поле ┴ линиям
магнитной индукции => α =90˚ => sin α =1 Fл=qBʋ
ʋ
В
+ q
В этом случае сила Лоренца максимальна, значит,
частица будет двигаться
с центростремительным ускорением по окружности.

10.

Траектория заряженных частиц в магнитном поле
Частица влетает в магнитное поле под углом к линиям
магнитной индукции.
+
ʋ
В
q
Вектор
скорости
нужно
разложить
на
две
составляющие: ║ и ┴, т.е. представить сложное
движение частицы в виде двух простых: равномерного
прямолинейного движения вдоль линий индукции и
движения по окружности перпендикулярно линиям
индукции – частица движется по спирали.

11.

Сила Лоренца
Радиус кривизны траектории частицы можно
рассчитать, зная, что сила Лоренца выполняет роль
центростремительной силы
m 2
=| q | B sin
R
если вектор скорости
магнитной индукции, то
и ее период
2 R
перпендикулярен
m
R=
|q|B
2 m
T=
=
|q|B
вектору

12.

Решение задач
Определите направление силы Лоренца, действующей на
положительно заряженную частицу в магнитном поле.
Определите, какой трек принадлежит электрону, какой –
протону.

13.

Решение задач
Отрицательно
заряженная
частица
движется со скоростью ʋ в магнитном
поле. Укажите направление силы, с
которой поле действует на частицу.
Магнитное поле действует с силой F
на
частицу,
движущуюся
со
скоростью ʋ. Определите знак заряда
частицы.

14.

Решение задач
По какой траектории будет двигаться данная частица в
магнитном поле?
+
ʋ
В
q
а) по окружности в плоскости чертежа;
б) по окружности в плоскости перпендикулярной плоскости чертежа;
в) по спирали, плоскость витков которой лежит в плоскости чертежа;
г) по спирали, плоскость витков которой перпендикулярна плоскости
чертежа;
д) по прямой вдоль линий индукции;
е) по прямой против линий индукции.

15.

Решение задач
1. Электрон, влетающий в однородное магнитное поле
под углом 60° к направлению поля, движется по
винтовой линии радиусом 5 см с периодом
обращения 60мкс. Какова скорость электрона,
индукция магнитного поля и шаг винтовой линии?
1. В однородном магнитном поле, индукция которого
равна 2Тл, движется электрон со скоростью 105 м/с
перпендикулярно линиям магнитной индукции.
Вычислите силу, действующую на электрон.

16.

Выберите правильные ответы
1. Каким выражением определяется сила Лоренца?
А) F = qBʋsinα;
Б) F = BILsinα;
В) F = ma;
Г) F=qB/mʋ
2. Сила Лоренца меняет:
А) модуль скорости движения заряда;
Б) направление скорости движения заряда;
В) величину магнитной индукции;
Г) величину электрического заряда
3. Если скорость движения электрона в магнитном
поле равна нулю, то траектория его движения
представляет:
А) окружность; Б) спираль; В) точку; Г) прямую линию.

17.

Выберите правильные ответы
4.
Как меняется радиус траектории движения
частицы при уменьшении её массы в 2 раза?
А) Увеличивается в 2 раза;
Б) увеличивается в 4 раза;
В) уменьшается в 2 раза;
Г) уменьшается в 4 раза
5. С увеличением скорости движения заряда в
магнитное поле радиус кривизны траектории:
А) уменьшается;
Б) увеличивается;
В) может уменьшаться, а может увеличиваться;
Г) не меняется.

18. Домашнее задание

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
§§ 6-7
№ 852 ,853,855 (задачник А.П. Рымкевича)

19. Интернет-ресурсы

ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ
Слайд 1, 10 скрины из книги Касьянова В.А. «Иллюстрированный Атлас по физике: 11 класс.» –М.:
Издательство «Экзамен», 2010
Слайд 2 циклотрон, северные сияния скрин из книги Касьянова В.А. «Иллюстрированный Атлас
по физике: 11 класс.» –М.: Издательство «Экзамен», 2010
Циклотрон2 http://www.niiefa.spb.su/inform/lutz/cyclotrons/mcc-30-15/210.JPG
Телевизор
http://sc02.alicdn.com/kf/HTB1rXVmLXXXXXXfXFXXq6xXFXXXZ/Cheap-CRT-TV-populartelevision-tv-sets.jpg
Микроволновая печь
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/51/Microwave.750pix.jpg/250pxMicrowave.750pix.jpg
Магнетрон
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/Magnetron1.jpg/203pxMagnetron1.jpg
Слайд 3 Лоренц https://images.fineartamerica.com/images-medium-large-5/hendrik-antoon-lorentzdutch-physicist-mary-evans-picture-library.jpg
https://images.fineartamerica.com/images-medium-large-5/hendrik-antoon-lorentz-dutch-physicistmary-evans-picture-library.jpg
https://citynews-triesteprima.stgy.ovh/~media/original-hi/40547941049392/malcom-longair-2.jpg
Слайд 5, 13 скрины из учебника Перышкина А.В. «Физика. 9 класс» – М.: Дрофа, 2017
Слайд 7 https://www.eliks.ru/upload/iblock/b58/TBS2102.jpg
Слайд
8
https://userscontent2.emaze.com/images/c6455305-e13c-4a57-bc074821140b3f05/3866e4fe-a0eb-4163-a930-51c19dc87f1b.png
Слайд
18
https://img2.freepng.ru/20180509/auw/kisspng-student-study-skills-test-clip-art5af30e06a2b795.7472945915258782786665.jpg