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[精品]关于动生电动势中洛伦兹力的再认识
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关于动生电动势中洛伦兹力的再认识关于动生电动势中洛伦兹力的再认识一、问题的提出人教版高中物理教材“选修3-2第四章第5节电磁感应现象的两类情况”中，讲述了感生电动势和动生电动势问题，在讲到动生电动势中的非静电力问题时，讲了这样一句话：“非静电力与洛伦兹力有关”，这句话讲得很含糊，到底非静电力是不是洛伦兹力，如果不是，那么非静电力又是什么力？教材未作进一步阐述，笔者查阅与教材相配套的教师教学用书后发现，教材这样处理“主要是为了降低难度”，这是可以理解的，然而，这却导致了学生对这一问题产生了疑惑，搞不清非静电力是什么力，从而也搞不清动生电动势是如何产生的、非静电力是如何做功的、棒中能量是如何转化的、安培力与洛伦兹力之间是什么关系等问题。
针对目前的现状，笔者认为有必要对相关问题进行深入探讨。
本文先回顾相关内容，再澄清错误认识。
二、内容的回顾 1.教材中的内容教材选修3-2第四章第5节在阐述“电磁感应现象中的洛伦兹力”问题时，给出了一个栏目“思考与讨论”，内容如下：图1如图1，导体棒在匀强磁场中运动。
（1）自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。
导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？（2）导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？（3）导体棒哪端的电势比较高？（4）如果用导线把C、D两端连接到磁场外的一个用电器上，导体棒中的电流是沿什么方向的？在这一栏目之后，教材未作阐述就直接给出了结论：导体棒“相当于一个电源”，同时指出：“非静电力与洛伦兹力有关。
”可见，教材中的阐述较简单。
2.某些资料中的内容笔者翻阅了一部分教辅资料后发现，关于动生电动势中洛伦兹力的认识有错误，不妨列举两例：（1）在“创新方案・高中新课标同步创新课堂・物理（配人教版选修3-2）”中是这样说的：“导体在磁场中做切割磁感线运动时产生的感应电动势叫动生电动势，它是由于导体中自由电子受到洛伦兹力作用而引起的，使自由电子做定向移动的非静电力就是洛伦兹力。
物理洛伦兹力-概述说明以及解释
物理洛伦兹力-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在物理学中，洛伦兹力是一种与带电粒子在电场和磁场中的相互作用有关的力。
这种力是由19世纪的荷兰物理学家洛伦茨提出的，他发现当带电粒子移动时，会受到电场和磁场的双重影响，从而产生一种受力。
洛伦茨力的存在和性质对于解释许多物理现象和现代科学的发展都至关重要。
本文将会对洛伦兹力的概念、公式以及其在物理学中的应用进行深入探讨，同时也将探讨洛伦兹力在现代科学中的作用以及展望其未来的发展。
通过本文的阐述，读者将能更全面地了解洛伦兹力对于物理学和科学发展的重要性。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将分为以下几个部分来详细介绍物理洛伦兹力的相关概念、公式和应用。
首先，在引言部分将对物理洛伦兹力进行简要概述，介绍文章的结构和目的。
接下来，在正文部分将详细解释洛伦兹力的概念，介绍洛伦兹力的公式以及讨论洛伦兹力在实际应用中的重要性。
最后，在结论部分将总结洛伦兹力在物理学中的重要性，并探讨其在现代科学中的作用，展望未来洛伦兹力的发展方向。
通过以上分析和讨论，读者将能够更深入地了解物理洛伦兹力的相关知识，为其在科学研究和实践中的应用提供更多参考和启发。
1.3 目的本文的主要目的是探讨物理学中的洛伦兹力，并深入了解其在电磁学和磁场中的重要性。
通过对洛伦兹力的概念、公式和应用进行全面的分析和讨论，我们希望读者能够更加深入地理解洛伦兹力在物理学领域中的作用和意义。
此外，本文也将探讨洛伦兹力在现代科学研究中的应用以及未来的发展趋势，以便读者能够更好地认识和理解这一重要力学概念的前沿研究和应用领域。
通过阐述洛伦兹力的重要性和影响，本文旨在引发读者对物理学领域的兴趣和思考，促进科学研究和相关学科的发展。
2.正文2.1 洛伦兹力的概念洛伦兹力是指在电磁场中，带电粒子受到的力。
这个力是由荷电粒子在电场和磁场中相互作用而产生的。
洛伦兹力的大小和方向取决于带电粒子的电荷量、速度以及电场和磁场的强度。
细谈洛伦兹力
法拉第电磁感应定律应用
01
法拉第电磁感应定律内容
当一个回路中的磁通量发生变化时，就会在回路中产生感应电动势。感
应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即$e=-Nfrac{dPhi}{dt}$，
其中$N$为回路匝数，$Phi$为磁通量。
02
洛伦兹力与感应电动势关系
在电磁感应现象中，洛伦兹力作用于运动电荷上，使得电荷在磁场中发
电荷运动方向与磁场方向成任意角度
03
此时θ为v与B的夹角，洛伦兹力F=qvBsinθ，其大小随θ的变化
而变化。
03
洛伦兹力与电场关系
电场对运动电荷作用
电场力
电场对电荷的作用力，与电荷的电量和 电场强度成正比，方向沿电场线切线方 向。
VS
运动电荷在电场中的轨迹
运动电荷在电场中受到电场力的作用，其 运动轨迹与电场线的形状和电荷的初速度 有关。
粒子加速器还应用于材料科学 、化学、生物学等领域。例如 ，利用粒子加速器可以模拟太 空环境，研究材料在太空中的 性能变化；还可以用于研究化 学反应的动力学过程等。
06
总结与展望
洛伦兹力研究意义和价值
揭示电磁相互作用机制
洛伦兹力是电磁学中的基本力，研究 它有助于深入理解电磁相互作用的本 质和机制。
多场耦合效应的复杂性
在实际应用中，洛伦兹力往往与其他物理场（如电场、热场等）相互耦合，使得问题变 得更为复杂，难以精确求解。
高性能计算资源的需求
对洛伦兹力的精确模拟和计算需要高性能的计算资源，如何有效利用和优化计算资源是 当前面临的挑战之一。
未来发展趋势及前景预测
01
深入研究极端条件下 的洛伦兹力
洛伦兹
洛伦兹力的方向由左手定则判定。
电磁感应现象中的洛伦兹力1动生电动势
1.由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象． 2.由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相 应的物理量． 处理图象问题首先要分清阶段，然后对每个阶段 的导体切割情况或回路磁通量变化情况进行详细 分析，并进一步确定感应电动势、感应电流等的 大小和方向的变化特点，最后把握整个过程的变 化规律．
例3 如图甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹 角60°斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B 随时间的变化规律如图乙所示(规定斜向下为正方向)， 导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电 阻不计，导体棒ab在水平外力作用下始终处于静止状 态．规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向 为外力的正方向，则在0～t时间内，能正确反映流过导 体棒ab的电流I和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的 图象是( )
思考： 在电磁感应现象中，哪一种作
用扮演了非静电力的角色 ？
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一、电磁感应现象中的感生电场 1、感生电场：磁场变化时在其周围空间激发的
电场称为感生电场。
注：静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场电场线是 由正电荷出发，终于负电荷，电场线是不闭合的，而 感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。
eblv感生电动势动生电动势产生原因磁场的变化导体做切割磁感线运动移动电荷的非静电力感生电场对自由电荷的电场力导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分回路中相当于电源的部分处于变化磁场中的线圈部分做切割磁感线运动的导感生电动势与动生电动势的比较方向判断方法由楞次定律判通常由右手定则判断也可由楞次定律判断大小计算方法计算通常由eblvsin计算也可由en计算如图所示内壁光滑水平放置的玻璃圆环内有一直径略小于圆环直径的带正电的小球以速率v沿逆时针方向匀速转动若在此空间突然加上方向竖直向上磁感应强度b随时间成正比例增加的变化磁场
高中物理选择性必修件洛伦兹力
结构
回旋加速器主要由两个D形金属盒、高频 交流电源、磁体等部分组成。其中，两个 D形金属盒分别与交流电源的两极相连， 形成加速电场；磁体则提供匀强磁场，使 带电粒子在其中做匀速圆周运动。
04 洛伦兹力在电磁 感应中作用
法拉第电磁感应定律内容及应用
法拉第电磁感应定律内容
当穿过回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电动势，感应电动势的大小与穿 过回路的磁通量对时间的变化率成正比。
右手定则
伸开右手，使拇指与其余四指垂直且在同一平面内，让磁感 线从掌心进入，拇指指向导体运动的方向，四指所指的方向 就是感应电流的方向。
洛伦兹力与安培力关系
联系
洛伦兹力和安培力之间的联系是它们都是磁场对运动电荷的作用力。安培力是洛 伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质。
区别
安培力是通电导线在磁场中受到的作用力，而洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到 的作用力。安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，而洛伦兹力的 方向只跟磁场方向垂直，跟速度方向不一定垂直。
4. 通过示波器观察带 电粒子在回旋加速器 中的运动轨迹和速度 变化。
THANKS
感谢观看
观察阴极射线管中电子束偏转实验
01
3. 改变磁场方向或强度，观察电 子束偏转的变化。
02
4. 记录实验数据，分析实验结果 。
测量电子比荷实验设计思路
实验目的
通过测量电子在电场和磁场中的偏转情况，计算电子的 比荷。
实验器材
阴极射线管、亥姆霍兹线圈、电源、电流表、电压表、 测量尺等。
测量电子比荷实验设计思路
洛伦兹力使带电粒子偏转
1 2
带电粒子在磁场中偏转
当带电粒子以一定速度进入磁场时，会受到洛伦 兹力的作用而发生偏转。
洛伦兹力做功问题的修订
②洛伦兹力与动生电动势
一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关，如下图所示，导体中的自由电荷（假设为正电荷）具有水平向右的速度，由左手定则可判断导体中的自由电荷（假设为正电荷）受到沿棒向上的洛伦兹力作用，使电荷运动起来，形成了电流或者说产生了电动势，所以洛伦兹力充当了非静电力。
由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。
拓展：动生电动势的产生实质是安培力的一个分力充当了非静电力。
如下图所示，假设导体中的自由电荷为正电荷，则洛伦兹力的一个分力F
1
充当电源的非静电力对导体中的电荷做
正功，另一个分力F
安阻碍导体棒的运动对导体棒做负功，
可以证明这两个分力所做功的代数和为零，结果仍然是洛伦兹力不做功。
其中F
安
对导体棒做负功，导体棒的动
能减小；F
1
对导体中的电荷做正功（即克服电场力做功），电荷的电势能增大，因此从总体上看，洛伦兹力做功并没有提供能量也没有消耗能量，而只是转化能量即将导体棒的动能转化为电路中的电能。
洛伦兹力与电动势
洛伦兹力与电动势洛伦兹力和电动势是电磁学中两个重要的概念，对于理解电磁场和电动力学现象有着重要的意义。
本文将深入探讨洛伦兹力和电动势的定义、原理以及它们在电磁学中的应用。
一、洛伦兹力在电磁学中，洛伦兹力是指电荷在电磁场中所受到的力。
它是由荷质比、电荷的速度以及电磁场的强度和方向共同决定的。
洛伦兹力的数学表达式可以用以下公式表示：F = q(E + v × B)其中，F表示洛伦兹力的大小和方向，q表示电荷的大小，E表示电场的强度，v表示电荷的速度，B表示磁场的强度。
洛伦兹力的方向垂直于电荷的速度和磁场的方向，根据右手定则可以确定电荷受力的方向。
当电荷的速度与磁场平行时，洛伦兹力为零。
洛伦兹力的概念对于理解电流感应、电子束在磁场中的偏转、两平行导线之间的相互作用等现象有着重要意义。
二、电动势电动势是指在回路中产生的电压，它是由磁通量的变化引起的。
电动势是电磁感应现象的重要表现形式，也是电流的驱动力。
根据法拉第电磁感应定律，电动势可以通过以下公式计算：ε = -dφ/dt其中，ε表示电动势，φ表示磁通量，dt表示时间的微小变化。
根据电动势的定义，我们可以得知磁场的变化率与产生的电动势成正比。
当磁通量变化快速时，电动势的大小也会增大。
电动势在电磁学中具有广泛的应用。
例如，在发电机中，通过转动励磁线圈，可以产生变化的磁场，从而产生电动势，进而驱动电流的流动。
在电路中，电动势可以推动电流的流动，实现电能的传输和转换。
三、洛伦兹力与电动势的关系洛伦兹力和电动势在数学上存在紧密的联系。
根据电动势和洛伦兹力的定义和公式，可以得到以下关系：F = q(E + v × B) = qE + q(v × B)其中，qE表示电场力，q(v × B)表示磁场力。
可以看出，洛伦兹力中的电场力和磁场力分别对应于电动势产生的电场力和磁场力。
因此，洛伦兹力和电动势是密切相关的。
洛伦兹力与电动势的关系使得我们能够理解电磁场中的电荷运动和电荷受力的机制，从而推动了电磁学的发展。
洛伦兹力与动生电动势24页PPT
洛伦兹力与动生电动势
26、机8、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非