Bài giảng môn Vật lí Lớp 11 - Bài 22: Lực Lorenxơ

KÍNH CHÀO THẦY VÀ CÁC BẠN 
ĐẾN VỚI BÀI THUYẾT TRÌNH 
CỦA NHÓM CHÚNG EM 
Như ta đã biết , từ trường tác dụng lên dòng điện đặt trong nó - Lực từ (lực Ampere). Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích tự do bên trong nó. Vậy các điện tích tự do có chịu tác dụng của từ trường không và nếu có thì các lực này có đặc điểm như thế nào? 
Lực  Lorentz 
Nội dung 03 
Nội dung 02 
Nội dung 01 
Thí nghiệm về vòng dây Hem-hôn 
Lực Lo-ren-xơ 
Ứng dụng của lực Lo-ren-xơ 
Nội dung 03 
Nội dung 02 
Nội dung 01 
Thí nghiệm về vòng dây Hem-hôn 
Lực Lo-ren-xơ 
Ứng dụng của lực Lo-ren-xơ 
Thí nghiệm về vòng dây Hem-hôn 
01 
Vòng dây Helmholtz 
Bình thủy tinh có chứa khí trơ. 
Sợi dây đốt 
Thiết bị thí nghiệm có sơ đồ như hình vẽ sau 
Hermann Ludwig Ferdinand von Hellmholtz (31/8/1821 -> 8/9/1894) là một bác sĩ và nhà vật lý người Đức. Ông đóng góp nhiều công trình quan trọng trong một số lãnh vực quan trọng. 
+ Sinh lí học: Ông được biết đến với các tính toán của mắt, các lý thuyết về sức nhìn, các ý tưởng của sự cảm nhân về không gian của mắt, các nghiên cứu thị lực màu, cảm nhận về âm hưởng, sự cảm nhận âm thanh. 
+ Vật lý: ông được biết đến với các lý thuyết về sự bảo toàn năng lượng, các công trình trong điện động lực học, hóa nhiết động lực và các cơ sở học của nhiệt động lực học. 
+ Triết học: ông được biết đến với các triết lý khoa học, các ý tưởng về mối quan hệ giữa các định luật của cẩm nhận và các luật tự nhiên, khía cạnh khoa học của mỹ học, và các ý tưởng về sức mạnh văm minh hóa của khoa học 
Vòng dây Helholtz là thiết bị gồm 2 vòng dây đặt cách nhau 1 khoảng bằng bán kính vòng dây. Trong khoảng đó, chúng ta đặt một bóng đèn áp suất thấp (bơm khí trơ: Ar, Kr, , có thể xoay được) với đèn sợi đốt (dây tóc phủ BaO nhằm phát xạ nhiều electron hơn). 
Khi cho dòng điện qua vòng dây Helmholtz và qua sợi dây đốt ở bên trong bình thủy tinh 
=> Xuất hiện một vòng tròn sáng màu xanh nằm trong mặt phẳng vuông góc với đường sức từ của vòng dây Helmholtz. 
Vì sao có vòng tròn sáng màu xanh khi có dòng điện chạy trong vòng dây Helmholtz ? 
 Do tác dụng nhiệt của dòng điện, các electron phát ra từ sợi đốt va chạm với các phân tử khí trong bình làm phát quang. Các electron ion hóa các phân tử khí và làm phát quang. Vòng tròn cho biết quỹ đạo của electron trong từ trường, tức là từ trường tác dụng lực từ lên electron. 
× 
- 
- 
- 
- 
B 
Khi ngắt dòng điện chạy qua vòng dây Helmholtz (vẫn duy trì nguồn đốt sợi dây) vệt sáng có quỹ đạo như thế nào ? 
Quỹ đ ạo là vệt sáng thẳng không còn quỹ đạo tro vòng tròn. Vì electron không chịu tác dụng của lực từ do dòng điện trong vòng dây Hem-hôn gây ra. 
02 
Lực Lorentz 
Hendrik Antoon Lorentz 
(18/7/1853-4/2/1928) 
Là một nhà vật lý Hà Lan 
Nhận chung giải Nobel Vật lý với Pieter Zeeman vì đã phát hiện ra cách giải thích lý thuyết hiệu ứng Zeeman. 
Phát hiện ra các công cụ nhận thức và toán học làm trung tâm của thuyết tương đối đặc biệt mà sau này nhà bác học Albert Einstein đã hoàn thiện. 
02 
Lực Lorentz 
 Định nghĩa: 
Lực mà từ trường tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động trong nó được gọi là lực Lorentz 
× 
- 
- 
- 
- 
B 
 Phương của lực Lorentz 
Electron chuyển động trên quỹ đạo tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với đường sức từ 
-> Lực Lorentz vuông góc với cảm ứng từ và với vectơ vận tốc của electron cũng như các hạt mang điện khác. 
v 
f 
B 
v 
f 
 Chiều của lực Lorentz 
02 
Lực Lorentz 
Quy tắc xác định chiều của lực Lorentz có thể suy ra từ quy tắc bàn tay tái để xác điịnh chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện. 
Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để cho 
+ C ác đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay, 
+ C hiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ chiều chuyển động 
-> Chiều ngón tay cái choãi ra 90 0 chỉ chiều lực Lorentz nếu hạt mang điện dương (q>0) và chỉ chiều ngược lại nếu hạt mang điện âm . 
Xét n hạt mang điện tích có độ lớn q>0 chuyển động theo hướng vận tốc. Sau thời gian t, các hạt mang điện di chuyển được quãng đường l tạo nên dòng điện I trong từ trường đều có cảm ứng từ B. 
Cường độ dòng điện: 
Lực từ tác dụng lên dòng điện: 
Lực từ tác dụng lên một hạt mang điện: 
S 
 Độ lớn của lực Lorentz 
02 
Lực Lorentz 
 Độ lớn của lực Lorentz 
02 
Lực Lorentz 
S 
f: Lực Lorentz (N) 
 : độ lớn của điện tích ( C) 
V: vận tốc hạt mang điện tích 
03 
Ứng dụng của lực Lorentz 
Từ Mặt Trời luôn luôn có các dòng hạt mang điện tích, chủ yếu là electron và proton, bay đến Trái Đất. 
Dưới tác dụng của lực Lorentz, các hạt mang điện này chuyển động theo quỹ đạo xoáy ốc quanh các đường sức từ của Trái Đất tạo thành vành đai Van Allen. 
Khi có sự hoạt động mạnh ở Mặt Trời, thì mật độ hạt mang điện ở gần từ cực của Trái Đất tăng lên rất lớn. Vì vậy ở đó các hạt electron bị đẩy ra xa vòng cực. Các hạt này va chạm với các phân tử khí làm cho chúng phát quang. 
 Giải thích hiện tượng cực quang 
03 
Ứng dụng của lực Lorentz 
 Làm lệch quỹ đạo của chùm tia electron 
Giả sử một chùm tia electron được phóng ra từ sợi đốt (súng điện tử) trong ống phóng điện tử. Bình thường nó bay theo đường nằm ngang và đến đập màn hình tại điểm M. 
Nhưng nếu có tác dụng của từ trường thì lực Lorentz sẽ làm cho quỹ đạo của electron bị uốn cong, không đến điểm M mà đi lệch đến một điểm khác. 
Từ trường nằm ngang lái chùm tia electron theo phương thẳng đứng.Từ trường nằm đứng lái chùm tia electron theo phương thẳng ngang. 
Dưới tác dụng của hai từ trường, chum tia điện tử sẽ quét toàn bộ màn hình. 
Xác định chiều của cảm ứng từ, vận tốc hoặc lực Lorentz: 
q >0 
q >0 
q >0 
q <0 
q <0 
q <0 
+ 
. 
+ 
+ 
. 
+