在前面學習了通電導線在磁場中受到的力?,知道通電導線在磁場中會受到安培力的作用,我們已經知道了電流是由于電荷的定向移動產生的,在金屬導體中,電子的定向移動形成電流,既然通電導線在磁場中才會受到安培力,是否說明了導線中的電子磁場中做定向移動時會受到力的作用,而所有電子受到的作用力宏觀表現出導線受到的安培力呢?恭喜你說對了,其實就是這么回事,并且我們給帶電粒子在磁場中受到力起了一個名字,叫做洛倫茲力,這是為了紀念偉大的物理學家洛倫茲。
電荷的定向移動產生電流
其實安培力是洛倫茲力在宏觀世界上的表現。
洛倫茲力
運動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,四指指向正電荷運動的方向,此時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
如果在磁場中運動的電荷為負電荷,則負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。(判斷方向時可以先和正電荷一樣用左手定則判斷,最后如果是負電荷,那么方向就相反)
該負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動的方向,我們已經知道電荷的定向移動產生電流,電流的方向為正電荷移動的方向,磁場中的導體在通電后,導體內大量的電荷在定向移動,會受到洛倫茲力作用,大量移動電荷所受的洛倫茲力在宏觀上表現為安培力。
洛倫茲力的大小
洛倫茲力大小的推導過程:
安培力的大小:F安=BIL
電流的微觀表達式:I=nqsv
設通電導線中有N個自由移動的定:N=nSL(n表示單位體積電荷的數目,S表示導線的橫截面積,L表示)
單個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為磁感應強度)
洛倫茲力大小的特點
1、F洛=qvB,這個公式適用的條件:V⊥B。
2、當V??B時,F洛=0。
3、當V與B成θ,F洛=qvBsinθ
洛倫茲力方向特點
F洛⊥V,F洛⊥B,即F洛垂直V與B形成的平面。
洛倫茲力做功的特點
因為洛倫茲力永遠和速度垂直,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。