【重点知识梳理】
一、洛伦兹力
1.洛伦兹力
运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力,它是安培力的微观表现。
计算公式的推导:如图所示,整个导线受到的磁场力(安培力)为F安 =BIL;其中I=nesv;设导线中共有N个自由电子N=nsL;每个电子受的磁场力为F,则F安=NF。由以上四式可得F=qvB。条件是v与B垂直。当v与B成θ角时,F=qvBsinθ。
2.洛伦兹力方向的判定
在用左手定则时,四指必须指电流方向(不是速度方向),即正电荷定向移动的方向;对负电荷,四指应指负电荷定向移动方向的反方向。
3.洛伦兹力大小的计算
带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时,洛伦兹力充当向心力,由此可以推导出该圆周运动的半径公式和周期公式:
【特别提醒】
(1)洛伦兹力方向与速度方向一定垂直,而电场力的方向与速度方向无必然联系.电场力的方向意是沿电场线的切线方向.
(2)安培力是洛伦兹力的宏观表现,但各自的表现形式不同,洛伦兹力对运动电荷永远不做功,而安培力对通电导线可做正功,可做负功,也可不做功.
二、带电粒子在匀强磁场中的运动
带电粒子在磁场中的运动是高中物理的一个难点,也是高考的热点。在历年的高考试题中几乎年年都有这方面的考题。带电粒子在磁场中的运动问题,综合性较强,解这类问题既要用到物理中的洛仑兹力、圆周运动的知识,又要用到数学中的平面几何中的圆及解析几何知识。
1.带电粒子在半无界磁场中的运动