论文电场力与磁场力.doc

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1、磁场力与电场力南昌二屮昌北分校卢卫兰XX由安培力大小公式Fa=B亿sin&(&是B与I的夹角）和有：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。导线屮的电流是rh电荷的定向移动形成的，由此可见，安培力产生的原因木质上是磁场对导线屮运动电荷的作用力。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屮运动电荷作用力（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

2、的联系和不同。1.洛伦兹力公式的推导设导体屮每个白由电荷所带电荷量为+q,X匀速运动的速度大小为V,匀强磁场的磁X感应强度大小为B,导体的长度为1,如图所示，在△t时间内有n个白由电荷通过导体X某一横截瓯，则导体屮的电流强度/=空。ArF、=3誉/sin&=nBqvsin&•••Fa=nf:.洛伦兹力大小为f=Bqvsin&（&是B与V间的夹角）安培力FA=BIIsin3当B丄时Fmax=BIL因为B丄IdB丄V当B//I时Fmin=0B//13B//V洛伦兹力f=Bqvsd当B丄V时/max=Bqv是一致的当

3、B//V时/min=0当然：也可由f=B^vsin^=>Fa=B/Lsin0这充分体现了安培力与洛伦兹力大小Z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。口有耳总是垂直于B和I所决定的平面（B与I不一定垂育）f总是垂直于B和V所决定的平面（B与V不一定垂宜）1.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.f丄V,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，

4、当一个电荷同时参与两个运动（分运动）时，情况有所不同。如下图屮所示，一个+q（重力不计），随导体向右平动（宏观运动）速度大小为％时，由左手定则可知：+q会受到竖直向上的洛伦兹力/；（/；丄％）作用，+q会在作用下沿竖肓向上方向产生运动（微观），设速度大小为匕，由左手定则可知：电荷会受到水平向左洛伦兹力zcr;丄匕）作用。•・•/】丄£,齐在水平方向对电荷不做功，但斤与匕同向，在竖直方向对电荷做正功:W/〉0・・・/2丄匕丿2在竖直方向对电荷不做功，但,2与X反向，Z在水平方向对电荷做负功：＜0,且有Wy.=0即壬与

5、乙的合力/跟％与匕的合速度V一定是垂直的，即/丄U则有W/=0XX/H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Z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①运动电荷（电荷相对磁场）运动，②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f=BqVsin0洛伦兹力的大小跟电荷运动的速度有关

6、，而电场力F=Eq,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）1.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。三洛伦兹力与动生电动势在电磁感应现象屮，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E=BIV）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/的

7、金属棒，在匀强磁场（磁感应强度为B）屮，设平行导轨以速度V运动。当电键$断开时，由于导体ab以速度V运动，导体内部的白由电子也具有一个去观的定向速度V,由左手定则可知，自由电了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〃端积累多余的电了，而Q端则因失去电子而积累等量的正电荷，从而使导体”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与电了所受的洛伦兹力/大小相等时，即F=f时达到平衡，此时，匀强电场的场=BV•・・E=BV电动势是电源内部“非静电力”做功的结果，

8、这个“非静电力”就是电了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白由电子从。端“搬运”到了方端而做功。因为电路断开时，路端电压等于电动势。即Uab=E,所以，导体dbrtl于切割磁感线而产%=EI生的电动势E=Uab而.E=U(lh=El=(BV)l动生电动势E=BIV这样推导的好处是强化了电动势意义和洛伦兹力的作用效果的