在前面學(xué)習(xí)了通電導(dǎo)線在磁場中受到的力?,知道通電導(dǎo)線在磁場中會(huì)受到安培力的作用,我們已經(jīng)知道了電流是由于電荷的定向移動(dòng)產(chǎn)生的,在金屬導(dǎo)體中,電子的定向移動(dòng)形成電流,既然通電導(dǎo)線在磁場中才會(huì)受到安培力,是否說明了導(dǎo)線中的電子磁場中做定向移動(dòng)時(shí)會(huì)受到力的作用,而所有電子受到的作用力宏觀表現(xiàn)出導(dǎo)線受到的安培力呢?恭喜你說對(duì)了,其實(shí)就是這么回事,并且我們給帶電粒子在磁場中受到力起了一個(gè)名字,叫做洛倫茲力,這是為了紀(jì)念偉大的物理學(xué)家洛倫茲。
電荷的定向移動(dòng)產(chǎn)生電流
其實(shí)安培力是洛倫茲力在宏觀世界上的表現(xiàn)。
洛倫茲力
運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力叫做洛倫茲力
洛倫茲力的方向判定——左手定則
左手定則:伸出左手,使大拇指與四指垂 直,讓磁感線穿過掌心,四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,此時(shí)大拇指所指的方向即為正電荷所受洛倫茲力的方向。
由左手定則可判斷該正電荷所受洛倫茲力方向向下
如果在磁場中運(yùn)動(dòng)的電荷為負(fù)電荷,則負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向與正電荷所受洛倫茲力的方向相反。(判斷方向時(shí)可以先和正電荷一樣用左手定則判斷,最后如果是負(fù)電荷,那么方向就相反)
該負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向向上
洛倫茲力和安培力
由左手定則可知,洛倫茲力和安培力的方向判斷幾乎一樣,不同的是安培力四指指向電流方向,洛倫茲力指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,我們已經(jīng)知道電荷的定向移動(dòng)產(chǎn)生電流,電流的方向?yàn)檎姾梢苿?dòng)的方向,磁場中的導(dǎo)體在通電后,導(dǎo)體內(nèi)大量的電荷在定向移動(dòng),會(huì)受到洛倫茲力作用,大量移動(dòng)電荷所受的洛倫茲力在宏觀上表現(xiàn)為安培力。
洛倫茲力的大小
洛倫茲力大小的推導(dǎo)過程:
安培力的大小:F安=BIL
電流的微觀表達(dá)式:I=nqsv
設(shè)通電導(dǎo)線中有N個(gè)自由移動(dòng)的定:N=nSL(n表示單位體積電荷的數(shù)目,S表示導(dǎo)線的橫截面積,L表示)
單個(gè)電荷所受的洛倫茲力:F洛=BnqsvL/nSL=qvB
電荷所受洛倫茲力的大小:F洛=qvB(其中q為電荷所帶的電荷量,V為電荷垂直磁場方向的速度,B為磁感應(yīng)強(qiáng)度)
洛倫茲力大小的特點(diǎn)
1、F洛=qvB,這個(gè)公式適用的條件:V⊥B。
2、當(dāng)V??B時(shí),F洛=0。
3、當(dāng)V與B成θ,F洛=qvBsinθ
洛倫茲力方向特點(diǎn)
F洛⊥V,F(xiàn)洛⊥B,即F洛垂直V與B形成的平面。
洛倫茲力做功的特點(diǎn)
因?yàn)槁鍌惼澚τ肋h(yuǎn)和速度垂直,故洛倫茲力永不做功,洛倫茲力只改變速度方向,不改變速度大小。
