安培力和洛伦兹力的联系与区别?为啥洛伦兹力不做功?

作者&投稿:芝伊 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
洛伦兹力不做功,安培力却做功这是为何?~

与磁场有关的应该是安培力和洛伦兹力。
关于洛伦兹力做功与否,按照功的微积分形式定义,dW=F*dS=F·v·dt(其中F、S和V都是矢量)而洛伦兹力的定义式是F=qvB方向与V垂直,就是说F与V时刻是垂直的,那么其数量积也是0。就是说洛伦兹力任何时候都不可能做功。
安培力是洛伦兹力的一个分力.想象一下在导线里有无数自由电子,通电后他们开始定向移动。这时,他们会受到洛伦兹力的作用,沿垂直速度方向产生一个加速度,那么每个电子都具有相同的加速度,宏观上便表现为产生了一个安培力,方向垂直于电流方向(即电子初始时刻的速度方向)。具有加速度后,若此时导线在此加速度的作用下开始移动,则电子对地的速度不再是电流方向,而是在垂直于电流方向有一个分量,那么洛伦兹力也改变方向,与现在的对地速度垂直。但是此时安培力的方向没有改变,仍然垂直于电流方向。将洛伦兹力沿安培力方向做正交分解,于是此时安培力作为洛伦兹力的一个分力做正功,洛伦兹力的另一个分力做正功。他们的合力并不做功。

安培力时洛仑兹力的宏观表现。洛仑兹力f=qvB,电流的微观表达式I=nqSv(n为单位体积自由电子个数,q为每个电子的电荷量,S为导线横截面积,v为自由电子定向移动速率)。一长为L横截面积为S的导线,所含自由电子个数为N=SLn,安培力F=BIL=BnqSvL=(SLn)qvB=(SLn)f,即安培力为导线中每个电子所受力的洛仑兹力的总和。

洛仑兹力对电荷不做功,但是安培力对导线可以做功,而且安培力又是洛仑兹力的宏观表现,那么为什么呢?(这个问题本来就很绞的,很多人读完高中都没搞清楚,所以好好领悟)洛仑兹力对电荷不做功,但是并不代表洛仑兹力的分力对运动电荷不做功。一段导线,假设在磁场中受安培力而水平移动。注意,电子也在沿导线运动。所以根据运动的合成与分解,电子的运动轨迹是斜着的。洛仑兹力是垂直于电子运动轨迹的,所以洛仑兹力一定是斜着的。那么我们就可以将洛仑兹力分解为垂直于导线方向和沿导线方向(既然都预习到这里了,应该知道力的分解吧)。垂直于导线方向的洛仑兹力分力做正功,沿导线方向的分力做负功,这样实现了电能与界械能的转化。正功使导线机械能增加(就是我们看到的安培力做的功),负功阻碍电子运动(即阻碍电流,消耗电能,这部分功体现在电能的减小上)。并且正功大小一定等于负功大小,这样洛仑兹力的总功才为0。所以我们平时就看到到安培力对导线做功,而洛仑兹力不做功。

还有一点,安培力做正功时,我们可以看到是电能与机械能的转化而不是磁场的能与机械能转化。同时,电流在洛仑兹力的分力作用下受到阻碍,这就是电动机为什么不能使用U=IR公式的原因,除了电阻对电流的阻碍,这里又多了一个力,因此U=IR不再成立。

安培力是通电导线在磁场中所受的力,是宏观的。
洛伦兹力是带电粒子在磁场中运动所受的力,是微观的,伦兹力与带点粒子的运动方向永远垂直,所以洛伦兹力不做功。


安培力的大小于方向
导体中有电流,就是电子们在运动,运动电荷在磁场中会受到洛仑兹力,大量电子洛仑兹力的宏观表现就是安培力。为了你更清楚理解,我再补充说明如下:←I ⊙→V ↓ B 如图。⊙为电子,速度V方向向右,洛仑兹力大小为eVB,方向用右手定则判断,四指弯曲由V转到B,大拇指方向就是正电荷受洛仑兹力的...

高中物理安培力的知识点
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...

关于安培力的小知识
当电流方向与磁场平行时,电荷的定向移动方向也与磁场方向平行,所受洛伦兹力为零,其合力安培力也为零。 洛伦兹力不做功是因为力的方向与粒子的运动方向垂直,根据功的公式W=FScosθ,θ=90°时,W=0。而安培力是与导线中的电流方向垂直,与导线的运动方向并不一定垂直,一般遇到的情况大多是在同一直线上的,所以...

为什么洛伦兹力不做功
洛伦兹力每时每刻都与速度方向垂直,所以洛伦兹力对带电粒子不做功,它只起到改变带粒子运动方向的作用,不改变粒子的速率,也不改变粒子的动能。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洛=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...

电流在磁场中受到的力叫什么力?
你好,电流在磁 场中受到的作用力叫做安 培力。它是由法 国物 理学家A·安培首先通过实验确定。可表述为:以电流强度为I的长度为L的直导线,置于磁感应强度为B的均匀外磁场中,则导线受到的安培力的大小为f=IBLsinα,式中α为导线中的电流方向与B方向之间的夹角,f、L、I及B的单位分别为N、m...

一道高二物理题,请教一下,谢谢!
正确。根据右手定则,对于带正电的粒子,其在磁场中受到的洛伦兹力方向为电荷速度方向(向下)与磁场方向(在赤道附近大致从南向北)的叉乘,结果为向东。D.赤道处一条通有竖直向下方向电流的导体棒受到的安培力向西 正确。根据安培力公式和右手定则,当电流沿导体棒竖直向下流动时,其在地磁场(在赤...

清水县15769265709: 安培力和洛伦兹力有什么区别和联系 -
竹范盐酸:[答案] 洛伦兹力是磁场对单个电荷的作用力,而多个电荷组合在一起受到洛伦兹力对外的宏观表现叫做安培力 洛伦兹力是磁场对运动电荷的力.永远垂直于速度方向.所以不做功.安培力是磁场对电流的作用力.它是可以做功的.但安培力...

清水县15769265709: 安培力与洛伦兹力有什么区别? -
竹范盐酸: 洛伦兹力是磁场对运动中的带电粒子的作用力,是对单个带电粒子而言; 安培力是磁场对通电导线的作用力,是对整个在磁场中的导线而言. 事实上,为什么磁场会对通电导线有安培力的作用呢?我们知道,通电导线中有很多运动的电荷;安培力,正是磁场对所有这些电荷的洛伦兹力的总和. 即,安培力,是洛伦兹力的宏观体现;而洛伦兹力,是安培力的微观原理.区别就在这里!!!一个宏观,一个微观!!!

清水县15769265709: 洛伦兹力和安培力有什么关系啊? -
竹范盐酸: 洛伦兹力是运动电子在磁场中所受的力.安培力是电流在磁场中所受的力.电流是由一个个运动电子组成的,也就是说安培力是许多的洛伦兹力的合力.

清水县15769265709: 洛伦兹力和安培力的关系是什么? -
竹范盐酸:[答案] 宏观与微观 洛伦兹力是对单个的电流元(或电子),是微观的, 而安培力是对通电导线之类的导体,是对宏观物体受到的力的描述

清水县15769265709: 关于安培力和洛伦兹力这两种力都是与磁场有关的啊.请问安培力和洛伦兹力有什么区别和联系呢? -
竹范盐酸:[答案] 可以将安培力想象成是导线中无数个小电荷在流动时分别受到的洛仑兹力的叠加. 譬如,假设现在的电流是I,那么说明t时间内,流过某一截面积的电荷数是 Q=It 所以流过的电子总数 n=Q/e=It/e 这段电子在t时间内流过的长度是l=vt,v是电子流的宏观平...

清水县15769265709: 安培力与洛伦兹力的联系与区别 -
竹范盐酸: 其实可以把洛伦兹力理解成安培力的导数,洛伦兹力强调的是单个电荷在磁场中的受力,而安培力是一段有点流的导线在磁场中的受力

清水县15769265709: 安培定则和洛仑兹力的区别 -
竹范盐酸: 最根本的区别是一个是宏观上的一个是微观上的. 磁场对2113电流的作用力通常称为安培力,是宏观上的,F=BIL sinθ 洛伦磁力运动电荷5261在磁场中所受到的力,是微观上的,F=Bqv安培4102力是洛伦兹力的宏观表现,故从安培力大小公式,可以反推得洛伦兹力公1653式. 安培力F=BIL 电流I=Q/t 代入上式F=BL(Q/t)=QvB(从宏内观到微观) 从微观到宏观 F=BIL=BnqsvL=NBqv, 即容F(安培力)=Nf (f是洛伦兹力)两者都是用左手定则判定.

清水县15769265709: 安培力和洛仑兹力的区别和联系是什么? -
竹范盐酸:[答案] 可以将安培力想象成是导线中无数个小电荷在流动时分别受到的洛仑兹力的叠加.譬如,假设现在的电流是I,那么说明t时间内,流过某一截面积的电荷数是Q=It所以流过的电子总数n=Q/e=It/e这段电子在t时间内流过的长度是l=vt,...

清水县15769265709: 洛仑兹力与安培力的本质区别是什么? -
竹范盐酸:[答案] 安培力与洛伦兹力的产生原因:磁场对运动电荷的作用(安培力相当于洛伦兹力的的矢量和,两者本质上是一样的)

清水县15769265709: 安培力和洛伦兹力之间有什么关系? -
竹范盐酸:[答案] 安培力是洛伦兹力的宏观表现,导体里德所有洛伦兹力加起来就是安培力!

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