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洛倫茲力

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洛倫茲力是帶電粒子在磁場中運動時受到的磁場力。

洛倫茲力f的大小等于Bvq,其最大的特點就是與速度的大小相關,這是高中物理中少有的一個與速度相關的力。

我們從力的大小、方向、與安培力關系這三個方面來研究洛倫茲力。

洛倫茲力演示圖

洛倫茲力的大小

⒈當電荷速度方向與磁場方向垂直時,洛倫茲力的大小f=Bvq;高中物理網建議同學們用小寫的f來表示洛倫茲力,以便于和安培力區分。

⒉磁場對靜止的電荷無作用力,磁場只對運動電荷有作用力,這與電場對其中的靜止電荷或運動電荷總有電場力的作用是不同的。

⒊當時電荷沿著(或逆著)磁感線方向運行時,洛倫茲力為零。

⒋當電荷運動方向與磁場方向夾角為θ時,洛倫茲力的大小f=Bvqsinθ;

洛倫茲力的方向

左手定則判定洛倫茲力

⒈用左手定則來判斷:讓磁感線穿過手心,四指指向正電荷運動的方向(或負電荷運動方向的反方向),大拇指指向就是洛倫茲力的方向。

⒉無論v與B是否垂直,洛倫茲力總是同時垂直于電荷運動方向與磁場方向。

洛倫茲力的特點

洛倫茲力的方向總與粒子運動的方向垂直,洛倫茲力只改變速度的方向,不改變速度的大小,故洛倫茲力永遠不會對v有積分,即洛倫茲力永不做功。

安培力和洛倫茲力的關系

洛倫茲力是磁場對運動電荷的作用力,安培力是磁場對通電導線的作用力,兩者的研究對象是不同的。

安培力是洛倫茲力的宏觀表現,洛倫茲力是安培力的微觀實質。兩者之間的推導請閱讀《安培力與洛倫茲力

對洛倫茲力和安培力的聯系與區別,可從以下幾個方面理解:

1.安培力大小為F=ILB,洛倫茲力大小為F=qvB。安培力和洛倫茲力表達式雖然不同,但可互相推導,相互印證。

2.洛倫茲力是微觀形式,安培力是宏觀表現。洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的力,而安培力是導體中所有定向移動的自由電荷受的洛倫茲力的宏觀表現。

3.盡管安培力是導體中所有定向移動的自由電荷受的洛倫茲力的宏觀表現,但也不能認為定培力就簡單地等于所有定向移動電荷所受洛倫茲力的和,一般只有當導體靜止時才能這樣認為。

4.洛倫茲力不做功,安培力可以做功。

安培力與洛倫茲力的方向判定

盡管洛倫茲力和安培力的方向都由左手定則判定,但它們又是有區別的。

安培力方向判定的左手定則中,四指指向電流方向;而洛倫茲力方向判定的左手定則卻是,四指指向正電荷的運動方向,負電荷受力與正電荷方向相反。

參考文獻

安培力http://www.n8178.com/zongjie/kaodian/474097.html

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