洛仑兹力

【实验目的】

演示洛仑兹力的存在，加深对洛仑兹力的理解。

【实验器材】

直流电源、投影仪、洛仑兹力投影实验器材和自制小块泡沫，如图56-1所示。其中电源输入电压为交流220V，输出直流为30W；洛仑兹力投影实验器材由磁缸、玻璃皿支架、中心电极和外环铜片电极组成。磁环磁场强度为800高斯。

图56-1

【实验原理】

磁场对运动电荷的作用力称为洛仑兹力。

设在磁场中，一带电量为的粒子，以速度运动，如图56-2所示。磁场对该带电粒子作用的洛仑兹力为

（56-1）

则的大小为

（56-2）

的方向始终垂直于和组成的平面，当时，与（）同向；当时，与（）反向。由于垂直于，洛仑兹力不改变带电粒子的速度大小，只改变速度的方向；当由于垂直于时，带电粒子将在垂直于的平面内作匀速率圆周运动。

有

（56-3）

由式（56-3）可得带电粒子圆周运动的回转半径

（56-4）

【实验操作与现象】

1．将洛仑兹力投影实验装置放在投影仪上，在玻璃皿中加入一定量的稀硫酸铜溶液。

2．打开投影仪电源开关，调整投影成象透镜的位置，使硫酸铜液体平面成像在幕上。

3．用连接线将直流电源与洛仑兹力投影实验装置准确无误接好。打开直流电源开关，可以看到液体开始以圆心为轴旋转，此时，在液面上放一小块泡沫，观察到液体流动推动泡沫块环向运动，这种现象说明运动电荷在磁场中受到力的作用，这种力称为洛仑兹力。

4．使用直流电源换向开关可改变电流方向，再观察液体流动的方向是否也改变了？为什么？

5．如有可能，改变磁场方向，液体流动的方向也将改变。

【注意事项】

1．加入稀硫酸铜溶液要小心，不要太快，以免溅出来，伤着自己。

2．实验完毕后，将外环电极冲洗干净，避免腐蚀实验设备。