为什么洛伦兹力不做功
中学教科书的洛仑兹力只包括磁场部分,F=qv×B,因受力方向与运动方向垂直,故不做功,只改变运动方向。
大学电动力学教科书中定义的洛仑兹力是所有的电磁力,既包括磁场部分,也包括电场部分,F=qv×B+qE。 电场部分当然有可能做功。
扩展资料:
洛伦兹力起源:
从阴极发射出来的电子束,在阴极和阳极间的高电压作用下,轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光,可以在示波器上显示出电子束运动的径迹。
实验表明,在没有外磁场时,电子束是沿直线前进的.如果把射线管放在蹄形磁铁的两极间,荧光屏上显示的电子束运动的径迹就发生了弯曲.这表明,运动电荷确实受到了磁场的作用力,这个力通常叫做洛伦兹力,它为荷兰物理学家H.A.洛伦兹首先提出,故得名。
创立者简介:
亨得里克·安顿·洛伦兹(Hendrik Antoon Lorentz,1853~1928),荷兰物理学家、数学家,电子论的创立者。1902年与彼德·塞曼同共荣获诺贝尔物理学奖。
参考资料来源:百度百科——洛伦兹力
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=FScosα,α=90度时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,所以安培力做功不为零。
扩展资料:
性质
1、在国际单位制中,洛仑兹力的单位是牛顿,符号是N。
2、洛伦兹力方向总与运动方向垂直。
3、洛伦兹力永远不做功。(有束缚时,洛仑兹力的分力可以做功,但其总功一定为0。)
4、洛伦兹力不改变运动电荷的速率和动能,只能改变电荷的运动方向使之偏转。
将左手掌摊平,让磁感线穿过手掌心,四指表示正电荷运动方向,则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。但须注意,运动电荷是正的,大拇指的指向即为洛伦兹力的方向。反之,如果运动电荷是负的,仍用四指表示电荷运动方向,那么大拇指的指向的反方向为洛伦兹力方向。
另一种对负电荷应用左手定则的方法是认为负电荷相当于反向运动的正电荷,用四指表示负电荷运动的反方向,那么大拇指的指向就是洛伦兹力方向。
参考资料来源:百度百科-洛伦兹力
参考资料来源:百度百科-安培力
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,这与电场对其中的静止电荷或运动电荷总有电场力的作用是不同的。
3、当时电荷沿着(或逆着)磁感线方向运行时,洛伦兹力为零。
4、当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ时,洛伦兹力的大小F洛=Bvqsinθ;
扩展资料
安培力和洛伦兹力的关系
洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力,安培力是磁场对通电导线的作用力,两者的研究对象是不同的。安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观实质。
对洛伦兹力和安培力的联系与区别,可从以下几个方面理解:
1、安培力大小为F=ILB,洛伦兹力大小为F=qvB。安培力和洛伦兹力表达式虽然不同,但可互相推导,相互印证。
2、洛伦兹力是微观形式,安培力是宏观表现。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,安培力可以做功。
5、洛伦兹力受力方向要区分正负电荷,电性不同,方向不同,安培力方向不区分。
参考资料来源:百度百科-洛伦磁力
以导线垂直于磁感线方向放置,在外力作用下切割磁感线产生电动势为例(任意画一种情况即可),根据右手定则,可画出磁场,导线,电流的三者关系,这个过程中电荷在空间中的轨迹是一条与导线方向成角度的斜线(类似于运动的合成与分解中的小船过河),其所受洛伦兹力方向可根据左手定则判断为与实际轨迹方向垂直(显然是不做功的),也与导线成一定的角度,而且,洛伦兹力一定可以分解成沿电流正向和沿导线运动反向的两个分力,其效果分别为产生电动势和阻碍导线的宏观运动,前者为电场力,后者就是平时所说的安培力,这两个力对分别做正功和负功,代数和就是洛伦兹力做工,我们前面说了,洛伦兹力与电荷运动方向垂直,所以是不做功的,而洛伦兹力的分力之一,安培力确实是做负功的。
同理可以论证通电导线在磁场中受运功时洛伦兹力不做功,安培力做正功,电场力做负功的情况。
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
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。
垂直于导线方向的洛仑兹力分力做正功,
正功使导线
机械能增加(就是我们看到的安培力做的功);沿导线方向的分力做负功,这样
实现了电能与机械能的转化,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
一个带正电的粒子,以水平初速度v飞向竖直向下的匀强磁场中,则洛伦兹力垂直纸面向内,与速度垂直,不做功,实际上根据左手定则,洛伦兹力永远垂直于速度
但是要注意,洛伦兹力对带电粒子不做功,那么洛伦兹力不能改变带电粒子的动能,换言之不改变速度的大小,但是可以改变速度的方向。
洛伦兹力的却不对电荷做功,但就像提供一个向心力一样,使电荷作曲线运动。因为受力方向与初速度方向不在同一直线上。
水平曲线运动中向心力产生向心加速度(法向加速度),使物体的速度方向不断改变,但无法改变运动速率,同时始终不对物体做功。洛伦兹力也使物体的速度方向不断改变,但无法改变速度大小,也就是速率。
举例说明一下洛伦兹力永远不做功(有束缚时,洛仑兹力的分力可以做功,但...
洛伦兹力永远和电荷运动方向垂直,所以永远不会做功。功是能量转化的量度,如果洛伦兹力做功那必会导致电荷能量发生变化,而我们知道洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直它只能产生向心加速度只改变电荷的运动方向,而电荷的能量是标量运动方向的改变不会导致电荷能量的改变,所以洛伦兹力不做功。
洛伦兹力到底做功不做功
运动的电荷在磁场中的受的力就是 洛伦兹力 它与运动方向垂直,依据功的公式:W=FS*cosa 垂直时,a=90度 W=0 所以:洛伦兹力不做功
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...
洛伦兹力一定不做功吗
洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直,由做功的条件得洛伦兹力一定不做功。运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力,即磁场对运动电荷的作用力。荷兰物理学家洛伦兹首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点,为纪念他,人们称这种力为洛伦兹力。
如图为什么洛伦兹力不做功
洛伦兹力方向始终垂直于粒子运动方向。故洛伦兹力永不做功
洛仑兹力做功吗?
功是个相对量,没有绝对不做功的力,我们所说的洛仑兹力不做功,是在磁场不动的前提下,如果磁场是运动的,洛仑兹力就会做功。例如带电小球静止在光滑的水平面上,磁体向图1所示的那样从小球的上方运动过去,洛仑兹力就会对小球做功,使小球运动起来。洛仑兹力的计算公式f=qVBsinθ中的V是电荷相对...
为什么安培力能做功而洛仑兹力不能做功?
力做功的条件是,在力的方向上有移动的距离。安培力是电流在磁场中,垂直于电流方向上的力,可以推动导线沿安培力的方向运动,这个时候安培力就会做功。洛伦兹力有个特点,带电粒子必须运动才会有洛伦兹力,而且洛伦兹力的方向永远垂直于带电粒子的运动方向,所以在洛伦兹力方向上位移的分量是零。最终...
为什么洛伦兹力不会做功而安培力可以
实际上这里并没有悖论,因为当安培力做功的时候,安培力并不是洛伦兹力的合力。首先,安培力的受力物体是导线,洛伦兹力的受力物体是带电粒子;安培力的方向垂直于电流的方向,而洛伦兹力的方向垂直于电荷运动的方向。受力物体不一样,方向也不一样,怎么能说安培力是洛伦兹力的合力呢?解释一下...
洛伦兹力为何对运动的电荷不做功
受力向北(假设,具体方向根据磁场方向和电荷极性、运动方向判断),这个力使电荷向北偏,但是偏过去的同时,洛伦兹力的方向也发生了变化,始终垂直于运动方向。造成的结果就是,电荷速度方向始终改变,但是速度大小不变。做匀速圆周运动。速度大小不变,动能就不变,所以洛伦兹力不作功。
为何洛伦兹力永不做功?
为什么垂直是上帝规定的。对于洛伦兹做不做功,纯粹是文字游戏。书上说洛伦兹力永不做功,但是,没有洛伦兹力什么功也做不出来。不要去钻这个牛角尖。也可以这样理解:洛伦兹力是机械能、电磁能之间相互转化的途径;在转化过程中,洛伦兹力不消耗任何能量,只是传递能量,从这一点上看它没有做功。
储瑶奥名:[答案] 那是因为洛伦兹力是永远于运动方向垂直的缘故, 有一句话就是说:垂直不做功 因为:W=F*S*cosa 因为:此时:a=90 所以:W=0 即:洛伦兹力是永远不做功
镇安县15544624460: 为什么洛伦兹力不做功? - ?
储瑶奥名:[答案] W = F * s做功 = 力 * 力的方向上的位移\x0d如果运动方向和力垂直,则在力的方向上永远没有位移.\x0d因为洛伦兹力 与 运动方向垂直,所以
镇安县15544624460: 为何洛伦兹力永不做功? - ?
储瑶奥名: 为什么垂直是上帝规定的. 对于洛伦兹做不做功,纯粹是文字游戏.书上说洛伦兹力永不做功,但是,没有洛伦兹力什么功也做不出来.不要去钻这个牛角尖. 也可以这样理解:洛伦兹力是机械能、电磁能之间相互转化的途径;在转化过程中,洛伦兹力不消耗任何能量,只是传递能量,从这一点上看它没有做功.如果耗费了能量做了功,就给洛伦兹力扣个别的帽子,叫它安培力,或什么别的.其实本质还是洛伦兹力.
镇安县15544624460: 为什么洛伦兹力不做功? - ?
储瑶奥名: W = F * s做功 = 力 * 力的方向上的位移 如果运动方向和力垂直,则在力的方向上永远没有位移.因为洛伦兹力 与 运动方向垂直,所以
镇安县15544624460: 为什么电磁感应中洛沦兹力充当非静电力?它又不做功!(请网友给与详细回答) - ?
储瑶奥名: 静电力:是在静电场作用下受到的力.例如在一个正电荷的电场中,放入一个负试探电荷,这个负的试探电荷就会受到一个静电引力.非静电力:在没有电场的情况下,给一个负试探电荷一个外力,这个外力可以是化学力、磁场力、弹力、、、、 在电池是正电荷能从电源的负极运动到电源的正极,运动的方向和电场力方向相反,是电化力,---也叫非静电力.在电磁感应现象,电荷是在洛沦兹力的作用下运动,,使切割磁场的导体一端出现多作的正电荷,一端出现多作的负电荷,从而形成电势差,艰险电源的电动势,这时候洛沦兹力的方向也是和电场力的方向相反的,也叫做非静电力.在电源中,这个非静电力是做功的,做功的结果是将其它形式的能转化成了电能.
镇安县15544624460: 为什么洛伦磁力不做功? - ?
储瑶奥名: 做功的条件:有力且在力的方向上有位移,而洛伦兹力总是与物体的运动方向垂直,所以在洛伦兹力的方向上没有位移,所以洛伦兹力不做功.觉得满意请采纳,专业物理编辑解答,有问题请HI我,谢谢
镇安县15544624460: 洛伦兹力改变了带电粒子的运动状态,为什么没有对带电粒子做功 - ?
储瑶奥名:[答案] 力的一种效果是改变物体的运动状态.运动状态的改变是指速度的大小大或者方向发生变化. 做功是指物体在力的方向上移动一段距离. 运动状态改变和做功是二个不同的概念. 洛伦兹力可发随时改变带电粒子的运动方向.就是改变带电粒子的运动状态. ...
镇安县15544624460: 怎样解释洛伦兹力不做功 - ?
储瑶奥名: 做功力与运动同方向! 而洛伦兹力的方向与运动方向是垂直的
镇安县15544624460: 在磁场中,洛仑兹力为什么不做功 - ?
储瑶奥名: 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...
镇安县15544624460: 为什么洛伦兹力不做功安培力却做功 - ?
储瑶奥名:[答案] 以导线垂直于磁感线方向放置,在外力作用下切割磁感线产生电动势为例(任意画一种情况即可),根据右手定则,可画出... 其所受洛伦兹力方向可根据左手定则判断为与实际轨迹方向垂直(显然是不做功的),也与导线成一定的角度,而且,洛伦...