洛倫茲力是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的磁場(chǎng)力。
洛倫茲力f的大小等于Bvq,其的特點(diǎn)就是與速度的大小相關(guān),這是高中物理中少有的一個(gè)與速度相關(guān)的力。
我們從力的大小、方向、與安培力關(guān)系這三個(gè)方面來(lái)研究洛倫茲力。
洛倫茲力的大小
、碑(dāng)電荷速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),洛倫茲力的大小f=Bvq;高中物理網(wǎng)建議同學(xué)們用小寫的f來(lái)表示洛倫茲力,以便于和安培力區(qū)分。
、泊艌(chǎng)對(duì)靜止的電荷無(wú)作用力,磁場(chǎng)只對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力,這與電場(chǎng)對(duì)其中的靜止電荷或運(yùn)動(dòng)電荷總有電場(chǎng)力的作用是不同的。
⒊當(dāng)時(shí)電荷沿著(或逆著)磁感線方向運(yùn)行時(shí),洛倫茲力為零。
、串(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向夾角為θ時(shí),洛倫茲力的大小f=Bvqsinθ;
洛倫茲力的方向
、庇米笫侄▌t來(lái)判斷:讓磁感線穿過(guò)手心,四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向(或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向的反方向),大拇指指向就是洛倫茲力的方向。
、矡o(wú)論v與B是否垂直,洛倫茲力總是同時(shí)垂直于電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向。
洛倫茲力的特點(diǎn)
洛倫茲力的方向總與粒子運(yùn)動(dòng)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(yuǎn)不會(huì)對(duì)v有積分,即洛倫茲力永不做功。
安培力和洛倫茲力的關(guān)系
洛倫茲力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力,安培力是磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力,兩者的研究對(duì)象是不同的。
安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),洛倫茲力是安培力的微觀實(shí)質(zhì)。
對(duì)洛倫茲力和安培力的聯(lián)系與區(qū)別,可從以下幾個(gè)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(dá)式雖然不同,但可互相推導(dǎo),相互印證。
2.洛倫茲力是微觀形式,安培力是宏觀表現(xiàn)。洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力,而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。
3.盡管安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),但也不能認(rèn)為定培力就簡(jiǎn)單地等于所有定向移動(dòng)電荷所受洛倫茲力的和,一般只有當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)才能這樣認(rèn)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(qū)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(yùn)動(dòng)方向,負(fù)電荷受力與正電荷方向相反。