电磁场自由实验

实验目的

通过自由操作，观察电场、磁场对带电粒子及导体的作用，理解相关规律。

实验原理

带电粒子在电场中受电场力 F = qE，方向与场强方向相同或相反（取决于电荷正负）。在磁场中运动时，若速度与磁场不平行，受洛伦兹力，大小 F = qvB（v 垂直于 B 时），方向由左手定则判断，不做功。穿过闭合回路的磁通量变化时产生感应电动势。

实验器材

• 电场区域
• 磁场区域
• 带电粒子
• 导体或线圈
• 磁体
• 场强与磁感应强度调节控件

实验步骤

1. 观察界面中提供的场和对象，了解可调节的参数。
2. 只设置电场，放入带电粒子，观察其受力和运动。
3. 只设置磁场，让带电粒子射入，观察轨迹的偏转。
4. 改变场强、方向或粒子速度，对比轨迹变化。
5. 加入线圈或导体，改变磁场或位置，观察感应现象。

实验现象与结论

带电粒子在电场中沿电场力方向偏转或加速。垂直射入匀强磁场时，粒子在洛伦兹力作用下偏转，速度大小不变，轨迹弯曲；改变电荷正负，偏转方向相反。磁通量变化时，闭合回路中出现感应电流。具体现象随所设置的条件而定。

常见问题

如何判断洛伦兹力的方向？

用左手定则：四指指向正电荷运动方向，磁感线穿入掌心，拇指所指即受力方向；负电荷则四指指向运动的反方向。

洛伦兹力会改变粒子速度大小吗？

不会。洛伦兹力始终与速度垂直，不做功，只改变速度方向，不改变速度大小。