论文电场力与磁场力

1、文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.磁场力与电场力南昌二中昌北分校卢卫兰一、洛伦兹力与安培力磁场力从微观上说是洛伦兹力，即磁场对运动电荷的作用力；从宏观上说是安培力。即磁场对电流的作用力。 导线中的电流是由电荷的定向移动形成的，由此可见， 安培力产生的原因本质上是磁场对导线中运动电荷的作用力。这样就不难理解洛伦兹力和安培力的关系是：安培力是洛伦兹力的宏观表现，或者说安培力是磁场对导线中运动电荷作用力（即洛伦兹力）的合力，洛伦兹力是安培力的微观本质。下面我们从洛伦兹力和安培力的关系看它们之间的联系和不同。F A1.洛伦兹力公式的推导设导体中每个自由电荷所带电荷量为

2、+q，匀速运动的速度大小为V ，匀强磁场的磁fff感应强度大小为B，导体的长度为 l，如图所示，vv在t 时间内有 n 个自由电荷通过导体vnqvvv某一横截面，则导体中的电流强度I。ItFABIL sin (是 B与 I 的夹角）和l由安培力大小公式V有 ：B nq l sintFAnBqv sintFAnf洛伦兹力大小为 fBqv sin( 是B与V 间的夹角）安培力 FABILsin当 B时FmaxBIL因为B IBV当 B/I 时 Fmin0B/IB/V洛伦兹力 fBqv sin当 BV 时fmaxBqv是一致的当 B/V时f min0当然：也可由fBqv sinFABIL sin这充

3、分体现了安培力与洛伦兹力大小之间的关系2.方向，由于安培力是洛伦兹力的合力，所以安培力与洛伦兹力的方向都满足左手定则。FABfB且有FAIfVFA 总是垂直于B 和 I 所决定的平面（B 与 I 不一定垂直）f 总是垂直于B 和 V 所决定的平面（B 与 V 不一定垂直）1文档收集于互联网，如有不妥请联系删除.文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.3.作用效果安培力的作用对象是导体，所以安培力对导体可以做功，也可以不做功。洛伦兹力的作用对象是运动电荷。且总有fV ，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，只改变运动电荷的速度方向，不改变电荷速度大小。但是，应该注意的是，当一

4、个电荷同时参与两个运动（分运动）时，情况有所不同。如下图中所示，一个 +q （重力不计），随导体向右平动（宏观运动）速度大小为V1 时，由左手定则可知： +q 会受到竖直向上的洛伦兹力f1( f1 V1 ) 作用， +q 会在 f1 作用下沿竖直向上方向产生运动（微观） ，设速度大小为V2 ，由左手定则可知：电荷会受到水平向左洛伦兹力f2 ( f 2V2 ) 作用。f1V1, f1 在水平方向对电荷不做功，但f1 与 V2 同向， f1 在竖直方向对电荷做正功：W f10f 2V2 , f2 在竖直方向对电荷不做功，但f 2 与 V1 反向，f2 在水平方向对电荷做负功： Wf 20, 且有

5、Wf1 Wf 2 0 即 f1 与 f 2 的合力 f 跟 V1 与 V2 的合速度 V 一定是垂直的，即fV则有 W f0V2 f1f（合）f1V2V（合 )2V1fV1f2由上述分析可见：当电荷同时参与了两个运动 （分运动） 时，电荷必然会受到两个洛伦兹力（分力）作用，这两个洛伦兹力对电荷是要做功的，但这两个洛伦兹力的合力对电荷是不做功的。二：洛伦兹力与电场力洛伦兹力和电场力都与电荷有关，但它们之间的区别是非常明显的1.产生条件不同：洛伦兹力产生的条件是运动电荷（电荷相对磁场）运动，运动方向与磁场方向不平行。而电场力各种情况下都能产生。2.大小公式不同： 洛伦兹力fBqV sin洛伦兹力的

6、大小跟电荷运动的速度有关，而电场力 FEq ，电场力的大小跟电荷运动速度大小无关。3.方向不同： 洛伦兹力的方向总是垂直于速度方向和磁场方向所决定的平面，电场力的方向与电场方向相同（正电荷）或相反（负电荷）4.作用效果不同，洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度大小，对运动电荷不做功，而电场力可改变速度的大小和方向，对运动电荷可以做功。2文档收集于互联网，如有不妥请联系删除.文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.三洛伦兹力与动生电动势在电磁感应现象中， 动生电动势是由于导体切割磁感线，依靠洛伦兹力的作用而产生的感应电动势。动生电动势大小公式（即所谓切割公式EBlV ）

7、可根据法拉第电磁感应定律进行推导出如图所示，是一根长为l 的金属棒，在匀强磁场（磁感应强度为B ）中，设平行导轨以速度 V 运动。SaFeRVLfb当电键 s 断开时，由于导体ab 以速度 V 运动，导体内部的自由电子也具有一个宏观的定向速度 V ，由左手定则可知， 自由电子在磁场中会受到方向竖直向下的洛伦兹力f Bev 的作用，这样，电子将向导体的b 端运动，使 b 端积累多余的电子，而 a 端则因失去电子而积累等量的正电荷，从而使导体ab 内形成方向竖直向下的匀强电场，当这个电场对电子的电场力 F 与电子所受的洛伦兹力f 大小相等时，即 Ff 时达到平衡，此时，匀强电场的场强 EFfBeVBVeeeEBV电动势是电源内部“非静电力”做功的结果，这个“非静电力”就是电子所受的竖直向下的洛伦兹力（不是电子所受洛伦兹力的合力），正是这个洛伦兹力把自由电子从a 端“搬运”到了 b 端而做功。因为电路断开时，路端电压等于电动势。即U abE, 所以，导体 ab 由于切割磁感线