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洛伦兹力

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洛伦兹力是带电粒子在磁场中运动时受到的磁场力。

洛伦兹力f的大小等于Bvq,其最大的特点就是与速度的大小相关,这是高中物理中少有的一个与速度相关的力。

我们从力的大小、方向、与安培力关系这三个方面来研究洛伦兹力。

洛伦兹力演示图

洛伦兹力的大小

⒈当电荷速度方向与磁场方向垂直时,洛伦兹力的大小f=Bvq;高中物理网建议同学们用小写的f来表示洛伦兹力,以便于和安培力区分。

⒉磁场对静止的电荷无作用力,磁场只对运动电荷有作用力,这与电场对其中的静止电荷或运动电荷总有电场力的作用是不同的。

⒊当时电荷沿着(或逆着)磁感线方向运行时,洛伦兹力为零。

⒋当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ时,洛伦兹力的大小f=Bvqsinθ;

洛伦兹力的方向

左手定则判定洛伦兹力

⒈用左手定则来判断:让磁感线穿过手心,四指指向正电荷运动的方向(或负电荷运动方向的反方向),大拇指指向就是洛伦兹力的方向。

⒉无论v与B是否垂直,洛伦兹力总是同时垂直于电荷运动方向与磁场方向。

洛伦兹力的特点

洛伦兹力的方向总与粒子运动的方向垂直,洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小,故洛伦兹力永远不会对v有积分,即洛伦兹力永不做功。

安培力和洛伦兹力的关系

洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力,安培力是磁场对通电导线的作用力,两者的研究对象是不同的。

安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观实质。两者之间的推导请阅读《安培力与洛伦兹力

对洛伦兹力和安培力的联系与区别,可从以下几个方面理解:

1.安培力大小为F=ILB,洛伦兹力大小为F=qvB。安培力和洛伦兹力表达式虽然不同,但可互相推导,相互印证。

2.洛伦兹力是微观形式,安培力是宏观表现。洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力,而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受的洛伦兹力的宏观表现。

3.尽管安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受的洛伦兹力的宏观表现,但也不能认为定培力就简单地等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和,一般只有当导体静止时才能这样认为。

4.洛伦兹力不做功,安培力可以做功。

安培力与洛伦兹力的方向判定

尽管洛伦兹力和安培力的方向都由左手定则判定,但它们又是有区别的。

安培力方向判定的左手定则中,四指指向电流方向;而洛伦兹力方向判定的左手定则却是,四指指向正电荷的运动方向,负电荷受力与正电荷方向相反。

参考文献

安培力http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/474097.html


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