洛伦兹力

洛伦兹力

        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=Bvq,其中,B为磁场的磁感应强度,v为电荷的运动速度,q是电荷量,并且vB的方向垂直,洛伦兹的特点就是与速度的大小相关。

  

         

洛伦兹力的大小

        1.电荷速度方向与磁场方向垂直时,洛伦兹力的大小F=Bvq

        2.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。

        3.当时电荷沿着(或逆着)磁感线方向运行时,洛伦兹力为零。

        4.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


        1.左手定则来判断:伸开手掌,四指与拇指在同一平面内,让磁感线穿过手心,四指指向正电荷运动的方向,拇指方向就是正电荷受洛伦兹力的方向,如果是负电荷,则为拇指的反方向。

        2.无论vB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。

        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FILB,洛伦兹力大小为FqvB。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。

        5.洛伦兹力受力方向要区分正负电荷,电性不同,方向不同,安培力方向不区分。


安培力和洛伦兹力的推导

        洛伦兹力为F=Bvq,安培力为F=BIL

        设带电粒子定向移动的速度为v,单位体积内的粒子数n,电流的微观表达式为I=nqvS

        将上式带入安培力的公式,则F=BL nqvS,由此可见,洛伦兹力的宏观表现为安培力。