Презентация к уроку "Сила Лоренца"

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

физика

11 класс

Назовите представленные природные явления

и технические устройства.

Что общего у представленных на слайде явлений и технических устройств?

Аляска, 2000 Норвегия, 2007

Микроволно́вая печь (также СВЧ-печь; разг. микроволно́вка) — электроприбор, позволяющий совершать разогрев водосодержащих веществ благодаря электромагнитному излучению дециметрового диапазона (обычно с частотой 2,450 ГГц) и предназначенный для быстрого приготовления, подогрева или размораживания пищи.

Магнетрон — электронный прибор, генерирующий микроволны при взаимодействии потока электронов с электрической составляющей сверхвысокочастотного поля в пространстве, где постоянное магнитное поле перпендикулярно постоянному электрическому полю.

Полярное сияние , устар.  «па́зори»  — свечение верхних слоёв атмосферы планеты, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

Циклотрон – циклический ускоритель заряженных частиц, в котором они движутся под действием электрического и магнитного полей по раскручивающейся спирали. На последнем ее витке пучок быстрых заряженных частиц выводится наружу, бомбардируя частицы – мишени.

Кинескоп телевизора представляет собой стеклянную колбу, на одном конце которой электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), а на другом - экран, покрытый фосфоросодержащим составом. Трубка "выпускает" поток электронов (электронный луч).

всем представленным явлениям соответствует движение заряженных частиц в магнитном поле.

В 1892 г. Лоренц получил формулу силы, с которой электромагнитное поле действует на любое находящееся заряженное тело.

Проанализировав свойства электромагнитного поля и установив связь силовых характеристик этого поля друг с другом, а также с зарядами и токами, Максвелл написал систему уравнений, составивших основу теории.

F=q E + q ʋ B

электромагнитная сила Лоренца.

Здесь включены два слагаемых:

первое - электрическая сила

F=qE ;

второе – магнитная сила (или просто сила Лоренца)

F=q ʋ B.

Хендрик Антон Лоренц

Джеймс Клерк Максвелл

(1853 - 1928)

(1831-1879)

Сила Лоренца

Вставка рисунка

это сила, с которой магнитное поле действует на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле.

Модуль силы Лоренца прямо пропорционален:

- индукции магнитного поля В ;

- модулю заряда движущейся частицы |q 0 | ;

- скорости частицы  .

угол α – это угол между вектором магнитной индукции и направлением вектора скорости частицы.

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.

α = 0˚ = sin α = 0  Fл=0 В + ʋ q Если сила, действующая на частицу, равна 0, то частица, влетающая в магнитное поле, будет двигаться равномерно и прямолинейно вдоль линий магнитной индукции " width="640"

Траектория заряженных частиц в магнитном поле

Частица влетает в магнитное поле || линиям

магнитной индукции = α = 0˚ = sin α = 0  Fл=0

В

+

ʋ

q

Если сила, действующая на частицу, равна 0, то частица, влетающая в магнитное поле, будет двигаться равномерно и прямолинейно вдоль линий магнитной индукции

Определение направления силы Лоренца – по правилу левой руки.

С помощью магнитных полей можно изменить направление движения электронов.

Впервые управлять электронными лучами научился Дж.-Дж. Томсон.

Джозеф Джон Томсон

(1856-1940)

α =90˚ = sin α =1  Fл=qB ʋ В ʋ + q В этом случае сила Лоренца максимальна, значит, частица будет двигаться с центростремительным ускорением по окружности. " width="640"

Траектория заряженных частиц в магнитном поле

Частица влетает в магнитное поле ┴ линиям

магнитной индукции = α =90˚ = sin α =1  Fл=qB ʋ

В

ʋ

+

q

В этом случае сила Лоренца максимальна, значит, частица будет двигаться

с центростремительным ускорением по окружности.

Траектория заряженных частиц в магнитном поле

Частица влетает в магнитное поле под углом к линиям магнитной индукции.

В

ʋ

+

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 .

Сила Лоренца

Радиус кривизны траектории частицы можно рассчитать, зная, что сила Лоренца выполняет роль центростремительной силы

если вектор скорости перпендикулярен вектору магнитной индукции, то

и ее период

Решение задач

Определите направление силы Лоренца, действующей на положительно заряженную частицу в магнитном поле.

Определите, какой трек принадлежит электрону, какой – протону.

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.

Решение задач

По какой траектории будет двигаться данная частица в магнитном поле?

В

ʋ

+

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.

Решение задач

• 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?

• В однородном магнитном поле, индукция которого равна 2Тл, движется электрон со скоростью 10 5 м/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Вычислите силу, действующую на электрон.

Выберите правильные ответы

1. Каким выражением определяется сила Лоренца?

А) F = qB ʋ sinα; Б) F = BILsinα;

В) F = ma; Г) F=qB/m ʋ

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.

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.

Домашнее задание

§§ 6-7

№ 852 ,853,855 (задачник А.П. Рымкевича)

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-popular-television-tv-sets.jpg

Микроволновая печь https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/51/Microwave.750pix.jpg/250px-Microwave.750pix.jpg

Магнетрон https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/Magnetron1.jpg/203px-Magnetron1.jpg

Слайд 3 Лоренц https://images.fineartamerica.com/images-medium-large-5/hendrik-antoon-lorentz-dutch-physicist-mary-evans-picture-library.jpg

https://images.fineartamerica.com/images-medium-large-5/hendrik-antoon-lorentz-dutch-physicist-mary-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-bc07-4821140b3f05/3866e4fe-a0eb-4163-a930-51c19dc87f1b.png

Слайд 18 https://img2.freepng.ru/20180509/auw/kisspng-student-study-skills-test-clip-art-5af30e06a2b795.7472945915258782786665.jpg