01 公式推導(dǎo) 已知長為l的直導(dǎo)線通有電流I時,在方向垂直于導(dǎo)線的磁場中受到的安培力為F=BIl,其中B為磁感強度,試由此公式導(dǎo)出單個運動電荷在磁場中所受的洛倫茲力f的表達式。 令長為l的一段直導(dǎo)線,其中的電流強度為I,處在磁場強度為B的磁場中,導(dǎo)線與磁場垂直,則磁場作用于這段導(dǎo)線上的安培力的大小為: F=BIL ① 設(shè)此導(dǎo)線的截面積為S,其中每單位體積中有n個自由電荷,每個自由電荷的電量為q,定向運動的速度為v,在所考查的某一截面前方的一段長為v△t,截面積為S的柱體中的自由電荷經(jīng)過△t時間,便全部通過所考察的截面,這柱體的體積為Sv△t,其中的自由電荷數(shù)為nSv△t,故△t時間內(nèi)通過所考察截面的電量 △Q=qnSv△t ② 于是通過導(dǎo)線的電流強度 ③ 將式③代入①,得 ④ 式④中l(wèi)S為受安培力作用的那段導(dǎo)線的體積,nlS為其中的自由電荷的總數(shù),式④表示F是作用在nlS個自由電荷上的合力,每個自由電荷的電量為q,運動速度為v,于是磁場對每個自由電荷的作用力,即f=qvB。 在一般情況下,當電荷運動方向與磁場的方向夾角為Θ時, 當v⊥B時,F(xiàn)=qvB 當v∥B時,F(xiàn)=0 這就是磁場對一個運動電荷的作用力,即洛倫茲力。 02 特點 洛倫茲力的方向與電荷運動方向和磁場方向都垂直,洛倫茲力只改變帶電粒子的運動方向,不改變速度的大小,對電荷不做功。 03 洛倫茲力與安培力的關(guān)系 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解釋。 電流是帶電粒子定向運動形成的,通電導(dǎo)線在磁場中受到磁場力(安培力)的作用,揭示了帶電粒子在磁場中運動時要受磁場力作用的本質(zhì)。 大小關(guān)系F安=NF洛。 式中的N是導(dǎo)體中的定向運動的電荷數(shù)。 04 洛倫茲力的方向 洛倫茲力的方向可用左手定則來判斷:伸開左手,使大拇指與其余四指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感線垂直穿過手心,若四指指向正電荷運動的方向,則大拇指所指的方向就是正電荷所受的洛倫茲力的方向。若沿該方向運動的是負電荷,則它所受的洛倫茲力的方向與正電荷恰好相反。 1、我們只研究電荷的運動方向與磁場方向垂直的情況,由左手定則可知,洛倫茲力的方向既與磁場方向垂直,又與電荷的運動方向垂直,即洛倫茲力垂直于v和B兩者所決定的平面。 2、由于洛倫茲力F總是跟運動電荷的速度方向垂直,所以洛倫茲力對運動電荷不做功,洛倫茲力只能改變電荷速度的方向,不能改變速度的大小。 1. 關(guān)于洛倫茲力做功的情況,下列說法正確的是() A 洛倫茲力可能做正功。 B 洛倫茲力可能做負功。 C 洛倫茲力可能做功。 D 洛倫茲力一定不做功。 2. 判斷下列圖中洛倫茲力的方向 圖(1)中洛倫茲力的方向是 ; 圖(2)中洛倫茲力的方向是 ; 圖(3)中洛倫茲力的方向是 ; 圖(4)中洛倫茲力的方向是 ; 對洛倫茲力你還有什么問題 歡迎留言和我們討論
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