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高中物理洛倫茲力應用

教育 更新时间:2024-08-16 13:22:08

高中物理洛倫茲力應用(洛倫茲力的性質)1

『基礎知識』

一、洛侖茲力的大小和方向

1、洛侖茲力的概念:磁場對運動電荷的作用力叫洛侖茲力。

2、洛侖茲力的大小。

(1)洛侖茲力計算式為F=qvBsinθ,其中θ為v與B之間的夾角;

(2)當θ=0°時,v∥B,F=0;當θ=90°時,v⊥B,F最大,最大值Fmax=qvB。

3、洛侖茲力的方向。

(1)洛侖茲力的方向用左手定則判定:伸開左手,使大拇指和其餘四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,把手放入磁場中,讓磁感線垂直穿入掌心,四指指向正電荷的運動方向,那麼,大拇指所指的方向就是正電荷所受洛侖茲力的方向;如果運動電荷為負電荷,則四指指向負電荷運動的反方向。

(2)F、v、B三者方向間的關系。已知v、B的方向,可以由左手定則确定F的唯一方向:F⊥v、F⊥B、則F垂直于v和B所構成的平面;但已知F和B的方向,不能唯一确定v的方向,由于v可以在v和B所确定的平面内與B成不為零的任意夾角,同理已知F和v的方向,也不能唯一确定B的方向。

二、洛侖茲力的特性

1、洛侖茲力計算公式F洛=qvB可由安培力公式F安=BIL和電流的微觀表達式I=nqvS共同推導出:F安=BIL=B(nqvS)L=(nSL)qvB,而導體L中運動電荷的總數目為N=nsL,故每一個運動電荷受洛倫茲力為F洛=F安/N=qvB。安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現

2、無論電荷的速度方向與磁場方向間的關系如何,洛侖茲力的方向永遠與電荷的速度方向垂直,因此洛侖茲力隻改變運動電荷的速度方向,不對運動電荷做功也不改變運動電荷的速率和動能。所以運動電荷垂直磁感線進入勻強磁場僅受洛侖磁力作用時,一定作勻速圓周運動。

3、洛侖茲力是一個與運動狀态有關的力,這與重力、電場力有較大的區别,在勻強電場中,電荷所受的電場力是一個恒力,但在勻強磁場中,若運動電荷的速度大小或方向發生改變,洛侖茲力是一個變力。

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高中物理洛倫茲力應用(洛倫茲力的性質)2

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