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安培力小结及规律

安培力小结及规律
安培力小结及规律

磁场对电流的作用——安培力(左手定则)

基础知识

一、安培力

1.安培力:通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力.

说明:磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用,磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力.

实验:注意条件

①I⊥B时 A:判断受力大小(由偏角大小判断)改变I大小,偏角改变;I大小不变,改变垂直磁场的那部分导线长度;改变B大小.

B:F安方向与I方向B方向关系:(改变I方向;改变B方向;同时改变I和B方向) F安方向:安培左手定则,F安作用点在导体棒中心。(通电的闭合导线框受安培力为零)

② I//B时, F安=0,该处并非不存在磁场。

③ I与B成夹角θ时,F=BILSinθ (θ为磁场方向与电流方向的夹角)。

有用结论:“同向电流相互吸引,反向电流相排斥”。不平行时有转运动到方向相同且相互靠近的趋势。

2.安培力的计算公式:F=BILsinθ(θ是I与B的夹角);

① I⊥B时,即θ=900,此时安培力有最大值;公式:F=BIL

② I//B时,即θ=00,此时安培力有最小值,F=0;

③ I与B成夹角θ时,00<B<900时,安培力F介于0和最大值之间.

3.安培力公式的适用条件:

①公式F=BIL一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况,对于非匀强磁场只是近似适用(如对电流元)但对某些特殊情况仍适用.

如图所示,电流I

1//I

2,

如I

1

在I

2

处磁场的磁感应强度为B,则I

1

对I

2

的安培力F=BI

2

L,

方向向左,

同理I

2对I

1

,安培力向右,即同向电流相吸,异向电流相斥.

②根据力的相互作用原理,如果是磁体对通电导体有力的作用,则通电导体

对磁体有反作用力.

两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律.

I1I2

二、左手定则

1.安培力方向的判断——左手定则:

伸开左手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,并使四指指向电流方向,这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直,大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.

2.安培力F的方向:F⊥(B和I所在的平面);即既与磁场方向垂直,又与通电导线垂直.但B与I的方向不一定垂直.

3.安培力F、磁感应强度B、电流1三者的关系

①已知I,B的方向,可惟一确定F的方向;

②已知F、B的方向,且导线的位置确定时,可惟一确定I的方向;

③已知F,1的方向时,磁感应强度B的方向不能惟一确定.

4.由于B,I,F的方向关系常是在三维的立体空间,所以求解本部分问题时,应具有较好的空

间想象力,要善于把立体图画变成易于分析的平面图,即画成俯视图,剖视图,侧视图等.

规律方法

1、安培力的性质和规律;

①公式F=BIL中L为导线的有效长度,即导线两端点所连直线的长度,相应的电流方向沿L 由始端流向末端.

如图所示,甲中:/2

,乙中:L/=d(直径)=2R(半圆环且半径为R)

l l

如图所示,弯曲的导线ACD的有效长度为l,等于两端点A、D所连直线的长度,安培

力为:F = BIl

②安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心;

③安培力做功:做功的结果将电能转化成其它形式的能.

2、安培力作用下物体的运动方向的判断

(1)电流元法:即把整段电流等效为多段直线电流元,先用左手定则判断出每小段电流元所

受安培力的方向,从而判断整段电流所受合力方向,最后确定运动方向.

(2)特殊位置法:把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向,从而确定运动方向.

(3)等效法:环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可等效成环形电

流或通电螺线管,通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析.

(4)利用结论法:①两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥;

②两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势.

(5)转换研究对象法:因为电流之间,电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律,这样,

定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁

体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,再确定磁体所受电流

作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向.

(6)分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤:

①画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况

②用左手定则确定各段通电导线所受安培力

③)据初速方向结合牛顿定律确定导体运动情况

(7)磁场对通电线圈的作用:若线圈面积为S,线圈中的电流强度为I,所在磁场的磁感应

强度为B,线圈平面跟磁场的夹角为θ,则线圈所受磁场的力

矩为:M=BIScosθ.

安培力洛伦兹力重点分析

知识点: 1. 安培力:磁场对电流的作用力。 2. 安培力的方向判断:左手定则,安培力与电流方向、磁场有效方向相互垂直。 3. 安培力的大小:BLI F 。 4. 磁感应强度:通电导线与磁场方向垂直时,通电导线所受的安培力F 与跟电流I 和导线长度L 的乘积IL 的比值。B=F/IL 单位:特(特斯拉)T 。是描述磁场强弱的物理量 5. 匀强磁场:磁场强弱、方向处处相等的磁场。 磁通量:在磁感应强度为B 的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直面积为S 的平面,则磁感应强度B 与面积S 的乘积叫做磁通量,简称磁通。Φ=BS 单位:韦(伯) Wb 。 标量,但有正负 一、应用安培力应注意的问题 1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形 2、注意磁场和电流的方向是否垂直 二、判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题 1.画出导线所在处的磁场方向 2.确定电流方向 3.根据左手定则确定受安培力的方向 4.根据受力情况判断运动情况 三、处理导线受到安培力的一般思路 先对导线进行受力分析,画出导线的受力平面图,然后依照F 合=0,F 合=ma , 列出相应的方程 17.(13分)如图所示,两平行光滑的导轨相距l =0.5m ,两导轨的上端通过一阻值为R =0.4Ω的定值电阻连接,导轨平面与水平面夹角为θ=30o,导轨处于磁感应强度为B =1T 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,一长度恰等于导轨间距、质量为m =0.5kg 的金属棒, 由图示位置静止释放,已知金属棒的电阻为r =0.1Ω,导轨电阻不计,g =10m/s 2 。求: (1)求金属棒释放后,所能达到的最大速度v m ; (2)当金属棒速度达v =2m/s 时,其加速度的大小; (3)若已知金属棒达最大速度时,下滑的距离为s =10m ,求金属棒下滑过程中,棒中产生的焦耳热。 1. 磁场对电流有力的作用,而通电导体中的电流是由电荷的定向移动形成的。洛伦兹力是

安培力和洛伦兹力测试题

安培力和洛伦兹力 一、选择题 1.如图所示,长为2L 的直导线拆成边长相等、夹角为60°的V 形,并置于与其所在平 面相垂直的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B ,当在该导线中通以大小为I 的电流时, 该V 形通电导线受到的安培力大小为( ) A .0 B .0.5BIL C .BIL D .2BIL 2.某同学画的表示磁场B 、电流I 和安培力F 的相互关系如图所示,其中正确的是( ) 3.对磁感应强度的定义式IL F B 的理解,下列说法正确的是 ( ) A .磁感应强度B 跟磁场力F 成正比,跟电流强度I 和导线长度L 的乘积成反比 B .公式表明,磁感应强度B 的方向与通电导体的受力F 的方向相同 C .磁感应强度B 是由磁场本身决定的,不随F 、I 及L 的变化而变化 D .如果通电导体在磁场中某处受到的磁场力F 等于0,则该处的磁感应强度也等于0 4.如图所示,矩形导线框abcd 与无限长通电直导线MN 在同一平面内,直导线中的电流方由M 到N ,导线框的ab 边与直导线平行。若直导线中的电流增大,导线框中将产生感应电流,导 线框会受到安培力的作用,则以下关于导线框受到的安培力的判断正确的是( ) A .导线框有两条边所受安培力的方向相同 B .导线框有两条边所受安培力的大小相同 C .导线框所受的安培力的合力向左 D .导线框所受的安培力的合力向右 5.如图所示,在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a 、b 和c ,各导线中的电流大小相同,其中a 、c 导线中的电流方向垂直纸面向外,b 导线电流方向垂直纸面向内。每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用。关于每根导线所受安培力的合力,以下说法中正确的是( ) A .导线a 所受安培力的合力方向向右 B .导线c 所受安培力的合力方向向右 C .导线c 所受安培力的合力方向向左 D .导线b 所受安培力的合力方向向左 6.如图所示,有一固定在水平地面上的倾角为θ的光滑斜面,有一根水平放在斜面上的导体棒,长为L ,质量为m ,通有垂直纸面向外的电流I 。空间中存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B 。现在释放导体棒,设导体棒受到斜面的支持力为N ,则关于导体棒的受力分析一定正 确的是(重力加速度为g ) ( ) A .mgsinθ=BIL B .mgtanθ=BIL C .mgcosθ=N -BILsinθ D .Nsinθ=BIL 7、 如图所示,两根长通电导线M 、N 中通有同方向等大小的电流,一闭合线框abcd 位于两平行通电导线所在平面上,并可自由运动,线框两侧与导线平行且等距,当 线框中通有图示方向电流时,该线框将( ) A .ab 边向里,cd 边向外转动 B .ab 边向外,cd 边向里转动 C .线框向左平动,靠近导线M D .线框向右平动,靠近导线N

安培力和洛伦兹力的关系

24.(20分)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。 (1)一段横截面积为S 、长为l 的直导线,单位体积内有n 个自由电子,电子电量为e 。该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为v 。 (a )求导线中的电流I ; (b )将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B ,导线所受安培力大小为F 安,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F ,推导F 安=F 。 (2)正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m ,单位体积内粒子数量n 为恒量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v ,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f 与m 、n 和v 的关系。 (注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明) 24.(1)(a )设Δt 时间内通过导体横截面的电量为Δq ,由电流定义,有:neSv t t neSv t q I =??=??= (b )每个自由电子所受的洛仑兹力:F 洛=evB 设导体中共有N 个自由电子:N =n ·Sl 导体内自由电子所受洛仑兹力大小的总和:F =NF 洛=nSl ·evB 由安培力公式,有:F 安=BlI =Bl ·neSv 得:F 安= F (2)一个粒子每与器壁碰撞一次,给器壁的冲量为:ΔI =2mv 如答图3,以器壁上的面积S 为底,以v Δt 为高构成柱体,由题设可知,其内的粒子在Δt 时间内有1/6与器壁S 发生碰撞,碰壁粒子总数为:t nSv N ?=6 1 Δt 时间内粒子给器壁的冲量为:t nSmv l N I ?=?=23 1 面积为S 的器壁受到粒子压力为:t I F ?= 器壁单位面积所受粒子压力为:231nmv S F f == 安培力与洛仑兹力的关系 杨兴国 运动电荷在磁场中受到洛仑兹力,通电导线在磁场中受到安培力,导线中的电流是由大量自由电子的定向移动形成的,安培力与洛仑兹力之间必定存在密切的关系,可以认为安培力是洛仑兹力的宏观表现,洛仑兹力是安培力的微观实质,但不能认为安培力是导线上自由电子所受洛仑兹力的合力,也不能认为安培力是通过自由电子与导线的晶格骨架碰撞产生的. 图中,通电导线置于静止的磁场之中,导线通有电流I ,长为d l 的导线元,所受的安培力为I d l ×B . 从微观的角度看,导线中的自由电子以速度v 向右运动,在洛仑兹力f =-ev ×B 的作用下,以圆周运动的方式向导线下方侧向偏移,使导线下侧出现负电荷的积累;在导线中产生侧向的霍耳电场,霍耳电场对自由电子有作用力,阻碍自由电子作侧向运动.经过一段时间后,自由电子受到的洛仑兹力与霍耳电场力N 平衡,自由电子只沿导线方向作定向运动,此时,-eE +(-ev ×B )=0,霍耳电场的场强 t

高中物理——安培力与洛伦兹力及物理规律

安培力与洛伦兹力在作用效果上有什么不同为什么有时候安培力做功而洛伦兹力不做功 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=(SL,n)即f 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。 一、静电学 二、 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=×10-19C);带电体电 荷量等于元电荷的整数倍 三、 2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力 (N),k:静电力常量k=× 109N?m/C22,Q1、Q2:两点电荷的电 量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用 力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引} 四、 3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){ E:电场强度(N/C),是 矢量(电场的叠加原理) ,q:检验电荷的电量(C)} 五、 4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r :源电荷到该位置的 距离( m),Q:源电荷的电量} 六、 5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB 两点在场强方向的距离(m)}

探究安培力的影响因素参考资料

师:[设疑]前面学习了电场和磁场,电和磁之间是否存在着某种内在联系? [flash演示]奥斯特实验 [提问] 小磁针的偏转说明了什么? [分析与讨论] 小磁针在磁场中受磁场力的作用才会发生偏转,实验结果说明,不仅磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场。通电导线通过周围产生的磁场对磁体有力的作用(电流→磁场→磁体)。那根据牛顿第三定律可知,磁体通过周围的磁场对通电导线也应该有力的作用(磁体→磁场→电流?)。下面我们就用一个迷你小实验来探究一下磁场对通电导线是否也有力的作用呢? 2、学生回答:不仅磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场。 [板书] 一、探究磁场对电流的作用 1、安培力 [迷你实验] 第一种第二种第三种第四种 [分析与讨论] 实验中观察到什么现象?可以得到什么实验结果? [总结] 当通电导线附近有磁体时,通电导线会受到力的作用。物理学上把磁场对电流的作用力称为安培力。 2、方向的判断—— [提出问题] 从前面的实验中发现,当通电导线的电流方向改变或磁体的磁极位置交换时,通电导线的受力方向也会发生改变。说明安培力的方向与电流方向和磁场方向有关。怎样具体确定安培力的方向? [过渡] 安培力是个矢量,之前我们已经研究了它的方向,那么它的大小到底会与哪些因素有哪些? 3、大小的探究——控制变量法 [提出问题] 请同学们在上述实验的基础上提出猜想,安培力的大小可能与哪些因素有关? [猜想与假设] 引导学生在上述实验的基础上提出猜想,安培力可能与通电导线的长度

(通电导线在磁场中的长度)、电压(电流)以及磁场(磁感应强度)等因素有关。(导线材料?横截面积?) [总结] 基于有些因素前任已经排出了其可能性,今天我们就研究一下安培力与电流大小I、磁场中导线长度L及磁感应强度B的关系。 (引导学生进行讨论交流设计实验) [研究方法] 从上面的分析可知,影响安培力的因素很多,如果将它们混在一起考虑,无法知道每个因素是怎样影响安培力的。因此,实验中通常只让某个因素(变量)变化,不让其他因素变化(控制变量),这样便知道这个因素是如何影响安培力的了。这就是物理学中一种重要的思想方法——控制变量法。(类似于探究牛顿第二定律a与F、m的关系) [设计实验] (1)研究F与I的关系: 控制B、L不变 如何改变I?通过调整滑动变阻器的滑片位置改变电流的大小(一种短路,一种较大电阻)如何通过现象判断F与I的关系?观察通电导线摆动后悬线与竖直方向的夹角(安培力越大,摆动角度越大) [实验方案] ①将导体棒用细铜丝悬挂起来,细铜丝与电源相连,导体棒置于蹄形磁铁中,并与磁感线垂直。(蹄形磁铁中间的磁场可以近似认为是匀强磁场) ②在磁感应强度和通电导线在磁场中的长度不变的情况下,合上开关,移动滑片位置改变电流的大小,探究电流的大小对安培力的影响。观察其现象。 [由学生分析现象] 当增大流过通电导线的电流时,通电导线摆动后悬线与竖直方向的夹角变大。(由力的平衡条件可得,F越大,夹角越大)→(定性研究得出)I越大,F越大;I越小,F越小→(经物理学家的进一步定量研究得出)F与I成正比。 (2)研究F与L的关系: 控制B、I不变(使滑动变阻器处于被短路状态) 如何改变L?通过并列放置2块磁感应强度磁铁改变磁场中导体的长度。

高中物理练习:探究安培力

5.4 探究安培力 [学科素养与目标要求] 物理观念:1.知道安培力的概念,掌握安培力的公式.2.知道左手定则的内容. 科学思维:1.会用左手定则判定安培力的方向.2.会用安培力的公式F=ILBsinθ进行有关计算. 科学探究:能设计方案、选择器材进行实验,探究安培力F与I、L、B的定量关系,体会控制变量法在实验中的应用. 一、安培力的方向 利用如图1所示的实验装置进行实验. 图1 (1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向,导线受力的方向是否改变? (2)改变导线中电流的方向,导线受力的方向是否改变? 仔细分析实验结果,说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系? 答案(1)导线受力的方向改变 (2)导线受力的方向改变 安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则 [要点总结] 1.左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线穿入手心,使四指指向电流方向,则大拇指所指的方向就是安培力的方向,如图2所示. 图2 2.判断电流的磁场方向用安培定则(右手螺旋定则),确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则.

3.安培力方向的特点 安培力的方向既垂直于电流方向,也垂直于磁场方向,即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平面. (1)当电流方向与磁场方向垂直时,安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直,应用左手定则时,磁感线垂直穿过掌心. (2)当电流方向与磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流方向,也垂直于磁场方向.应用左手定则时,磁感线斜着穿入掌心. [延伸思考] 电流周围可以产生磁场,磁场又会对放在其中的电流产生力的作用,如果有两条相互平行的、距离很近的通电直导线,它们之间会不会有力的作用?若有力的作用,那么同向电流之间的作用力如何?反向电流之间的作用力如何? 答案有力的作用,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥. 例1 画出图3中各磁场对通电导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明). 图3 答案如图所示 解析无论B、I是否垂直,安培力总是垂直于B与I决定的平面,且满足左手定则. 学科素养例1用左手定则来判断安培力的方向,这是从物理学视角对客观事物的内在规律及相互关系进行分析,是对基于经验事实建构的理想模型的应用过程,体现了“科学思维”的学科素养.

高中物理选修磁场安培力洛伦兹力定稿版

高中物理选修磁场安培 力洛伦兹力 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

选修3-1 磁场练习 姓名:___________分数:___________ 一、选择题(题型注释) 1.空间有一圆柱形匀强磁场区域,该区域的横截面的半径为R,磁场方向垂直横截 面.一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速率v 沿横截面的某直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向60°.不计重力,该磁场的磁感应强度大小为()A. B. C. D. 2.如图,长为2l的直导线拆成边长相等,夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B,当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为() 3.在以下几幅图中,洛伦兹力的方向判断正确的是: 4.对确定磁场某一点的磁感应强度,根据关系式B=F/IL得出的下列结论中,说法正确的是() A.B随I的减小而增大; B.B随L的减小而增大; C.B随F的增大而增大; D.B与I、L、F的变化无关 5.如图所示,两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I 1与I 2 .与 两导线垂直的一平面内有a、b、c、d四点,a、b、c在两导线的水平连线上且间距相等,b是两导线连线中点,b、d连线与两导线连线垂直.则

(A )I 2受到的磁场力水平向左 (B )I 1与I 2产生的磁场有可能相同 (C )b 、d 两点磁感应强度的方向必定竖直向下 (D )a 点和 c 点位置的磁感应强度不可能都为零 6.带电为+q 的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是 A .只要速度大小相同,所受洛仑兹力就相同 B .如果把+q 改为-q ,且速度反向大小不变,则洛仑兹力的大小、方向均不变 C .洛仑兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D .粒子只受到洛仑兹力作用,其运动的动能可能增大 7.边长为a 的正方形,处于有界磁场如图所示,一束电子以水平速度射入磁场后,分别从A 处和C 处射出,则v A :v C =__________;所经历的时间之比t A :t C =___________ 8.一电子以垂直于匀强磁场的速度v A ,从A 处进入长为d 宽为h 的匀强磁场区域,如图所示,发生偏移而从B 处离开磁场,若电量为e ,磁感应强度为B ,弧AB 的长为L ,则 A .电子在磁场中运动的平均速度是v A B .电子在磁场中运动的时间为A L t v = C .洛仑兹力对电子做功是A Bev h ?

从动生电动势的产生看磁场中能量转换及安培力与洛伦兹力的关系

从动生电动势的产生看磁场中能量转换及安培力与洛伦兹力的关系 摘要:本文从引起动生电动势的非静电力开始,通过做功分析磁场中能量转换和安培力与洛伦兹力的关系。 关键词:动生电动势;能量;洛伦兹力;做功;霍尔电场在高中物理《磁场》和《电磁感应》两章的学习中,我们常常会遇到这样的问题:磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用,但洛伦兹力不做功,那么动生电动势中能量是如何转换的呢?安培力是洛伦兹力的宏观表现形式,为什么安培力在磁场中可以做功而洛伦兹力不做功呢?洛伦兹力和安培力会引起能量的转换吗?如果能,是如何进行能量的转换呢?笔者针对上述问题进行问答分析。 1 引起动生电动势的非静电力是什么? 电动势是把单位正电荷从电源负极经内部移到正极非静电力所做的功,即:ε=W非q,通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能。导体棒在磁场中做切割磁感线运动产生的感应电动势即动生电动势,《教材》中由法拉第电磁感应定律得出其大小为:ε=BLV。但动生电动势是如何产生的呢?下面我们来分析一下。 如图1,导体棒在磁场中以速度V做切割磁感线运动,带动导体棒中正负电荷以相同速度向右运动,由左手定则知:正电荷受到向上的洛伦兹力,负电荷受到向下的洛伦兹力,从而正负电荷发生重新分布,使导体棒上端由于堆积了正电荷电势升高,下端由于堆积了负电荷电势降低,导体棒上下两端产生了电势差,储存了电能,相当于电源,如图2所示。 洛伦兹力是引起电动势的非静电力,那么,它做功了吗?如图3所示,导体棒MN以速度V匀速向右运动,电子将在洛伦兹力作用下沿导体棒加速运动向外部电路供电,电路中形成电流,设某时刻电子相对于导体棒的运动速度为u,则电子运动的合速度为V合=V 2 u 2,与导体棒成θ角;由左手定则知:电子所受洛伦兹力F=eBV合与速度V合垂直,F可以分解为水平向左的力F1和沿导体棒向下的力F2。而F2=Fsinθ=eBV合sinθ=eBV为恒力,故其把单位电荷从M端移动到N端做功为:W=F2Le=eBVLe=BLV,与由法拉第电磁感应定律推导出的表达式一致,所以引起动生电动势的非静电力是洛伦兹力沿导体棒的分力,并且该力移动电荷做功把其它形式的能转化为电能向电路供电。 2 产生动生电动势的过程中,能量是如何转换的呢?洛仑兹力做功了吗? 在产生电动势ε=BLV的过程中,移动电荷靠的是洛伦兹力的分力(非静电力F2),而洛伦兹力不做功,其能量是如何转换的呢? 如图3所示,洛伦兹力F始终与V合垂直,沿左下方,对电荷不做功。但在电荷移动的过程中, F 水平向左的分力F1与导体棒垂直,对电荷做负功,消耗其它能量(动能);F沿导体棒向下的分力F2充当非静电力对电荷做正功,将其它形式的能(导体棒的动能)转化为电能。可作如下定量计算: 对任意时刻,外力克服F1做功的功率:

安培力和洛伦兹力的关系

安培力和洛伦兹力的关 系 文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

24.(20分)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。 (1)一段横截面积为S 、长为l 的直导线,单位体积内有n 个自由电子,电子电量为e 。该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为v 。 (a )求导线中的电流I ; (b )将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B ,导线所受安培力大小为F 安,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F ,推导F 安=F 。 (2)正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m ,单位体积内粒子数量n 为恒量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v ,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f 与m 、n 和v 的关系。 (注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明) 24.(1)(a )设Δt 时间内通过导体横截面的电量为Δq ,由电流定义,有: neSv t t neSv t q I =??=??= (b )每个自由电子所受的洛仑兹力:F 洛=evB 设导体中共有N 个自由电子:N =n ·Sl 导体内自由电子所受洛仑兹力大小的总和:F =NF 洛=nSl ·evB 由安培力公式,有:F 安=BlI =Bl ·neSv 得:F 安= F (2)一个粒子每与器壁碰撞一次,给器壁的冲量为:ΔI =2mv 如答图3,以器壁上的面积S 为底,以v Δt 为高构成柱体,由题设可知,其内的粒 子在Δt 时间内有1/6与器壁S 发生碰撞,碰壁粒子总数为:N

安培力和洛伦兹力

安培力与洛伦兹力 1.如图所示,一金属直杆MN 两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN 与线圈均处于竖直平面内,为使MN 垂直纸面向外运动,可以( ) A .将a 、c 端接在电源的正极,b 、d 端接在电源的负极 B .将a 、c 端接在电源的负极,b 、d 端接在电源的正极 C .将a 、d 端接在电源的正极,b 、c 端接在电源的负极 D .将a 、c 端接在交流电源的一端,b 、d 端接在交流电源的另一端 2.如图所示两根平行放置的长直导线a 和b 载有大小相等、方向相反的电流。A 受到的磁场力大小为1F 。当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a 受到的磁场力大小变为2F 。则此时b 受到的磁场力大小变为( ) A.2F 1F 2F C.1F +2F 1F 2F 3.如图(a )所示,导线abc 为垂直折线,其中电流为I ,ab=bc=L ,导线所在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为B ,求导线abc 所受安培力的大小和方向 4.如图所示,一段导线abcd 位于磁感应强度为B 的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab 、bc 和cd 的长度均为L ,且∠abc=∠bcd=135°。流经导线的电流为I ,方向如图中箭头所示。导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力( )

A.方向沿纸面向上,大小为(2+1)IBL B.方向沿纸面向上,大小为(21-)IBL C.方向沿纸面向下,大小为(2+1)IBL D.方向沿纸面向下,大小为(21-)IBL 5.在光滑的绝缘面上放置一根质量为m 的长直通电导体棒,电流方向垂直纸面向里,如图所示,欲使导体棒静止,在斜面上施加匀强磁场的方向可能为( ) A.竖直向上 B.竖直向下 C.垂直斜面向上 D.水平向右 6.质量为m 的通电细杆置于倾角为θ的导轨上,导轨宽度为d ,杆与导轨间的动摩擦因数为μ,有垂直于纸面向里的电流通过杆,杆恰好静止于导轨上,在如图所示的A 、B 、C 、D 四个图中,杆与导轨间的动摩擦力一定不为零的是( ) A B C D 7.把一通电直导线放在蹄形磁铁的磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通以电流I 时,导线的运动情况从上往下看是( ) A.顺时针方向转动,同时下降 B.顺时针方向转动,同时上升 C.逆时针方向转动,同时下降 D.逆时针方向转动,同时上升 8.通有电流的导线1L 和2L 处在同一平面(纸面)内,1L 是固定的,2L 可绕垂直纸面的固

安培力和洛伦兹力检测试题

物理测试卷(安培力和洛伦兹力) 试题容安培力和洛伦兹力 一、选择题(20*2=40分) 1、如图所示,长为2l的直导线拆成边长相等、夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁场的 磁感应强度为B,当在该导线以大小为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为( C ) A.0 B.0.5BIl C.BIl D.2Bil 2、某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示,其中正确的是( D ) 3、对磁感应强度的定义式的理解,下列说确的是( C ) A.磁感应强度B跟磁场力F成正比,跟电流强度I和导线长度L的乘积成反比 B.公式表明,磁感应强度B的方向与通电导体的受力F的方向相同2 C.磁感应强度B是由磁场本身决定的,不随F、I及L的变化而变化 D.如果通电导体在磁场中某处受到的磁场力F等于0,则该处的磁感应强度也等于0 4、如图2所示,矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面,直导线中的电流方由M到N,导线框的ab边 与直导线平行。若直导线中的电流增大,导线框中将产生感应电流,导线框会受到安培力的作用,则以下关于导线框受到的安培力的判断正确的是(BD ) A.导线框有两条边所受安培力的方向相同 B.导线框有两条边所受安培力的大小相同 C.导线框所受的安培力的合力向左

A.一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用,则该处的磁感应强度一定为零 B.一小段通电导体在磁场中某处受到的磁场力越小,说明该处的磁感应强度越小 C.磁场中某点的磁感应强度方向,就是放在该点的一小段通电导体所受磁场力方向 D.磁场中某点的磁感应强度的大小和方向与放在该点的通电导线所受磁场力无关 11、在下四图中,标出了匀强磁场B的方向、通电直导线中电流I的流向,以及通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是(AC ) 12、如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=1350。流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( A ) A.方向沿纸面向上,大小为(+1)ILB B.方向沿纸面向上,大小为(-1)ILB C.方向沿纸面向下,大小为(+1)ILB D.方向沿纸面向下,大小为(-1)ILB 13、如图2所示,一个带正电的粒子沿x轴正向射入匀强磁场中,它所受到的洛伦兹力方向沿y轴正向,则磁场方向( D ). A.一定沿z轴正向 B.一定沿z轴负向 C.一定与xOy平面平行且向下 D.一定与xOz平面平行且向下 14、如图所示,一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面为一正方形的匀强磁场区,在从ab边离开磁场的电子中,下列判断正确的是(AD ) A.从b点离开的电子速度最大

探究安培力教案

《探究磁场对通电导线的作用——安培力》教案 龙台中学:杨世洲 一、教学目标: 1.知识与技能 (1)知道磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受安培力的大小跟电流的大小、导线在磁场中的长度和磁场的强弱等因素有关。 (2)理解磁场的基本性质——磁场对电流有力的作用,掌握用左手定则判断安培力的方向。2.过程与方法 (1)通过用实验探究影响安培力大小的因素,学习用“控制变量法”研究问题的方法。 (2)经历探究安培力方向与哪些因素有关的过程,体会科学探究的一般方法。 (3)通过学习左手定则,理解磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的关系,培养学生空间想象能力。 3.情感、态度与价值观 (1)本节课通过引导学生对安培力进行探究,培养学生的观察能力、分析能力和与他人合作精神。(2)认识安培力的应用给我们的生活带来的影响。 二、教学重点: (1)定性地了解决定磁场对电流的作用力大小的有关因素及关系。 (2)掌握左手定则。 三、教学难点: 在探究影响安培力大小的因素中对学生的引导和对左手定则涉及的空间关系的理解是本节课教学的难点。 四、教学用具: 蹄形磁铁、方形线圈、自制安培力方向演示仪、电流表、滑动变阻器、电源、多媒体电脑等。 五、教学过程: (一)、问题引入 学生观看节目《劈空拳》(设置悬念,激发兴趣和求知欲)。 情景1:学生对着悬挂的通电线圈隔空打过去,线圈不动。(学生好奇) 情景2:老师对着悬挂的通电线圈隔空打过去,线圈运动。(学生迷惑) 问题:老师隔空打线圈为什么线圈会运动?(学生思考、回答) 解密:老师手中有强磁铁,它产生的磁场对通电导体产生力,使线圈运动。磁场对通电导体的作用力称为安培力,本节课我们一起来探究安培力。 (二)、新课教学 提问:我们通常从哪些方面去研究一个力? (引导学生思考从力的大小、方向等要素去探究安培力)

安培力和洛伦兹力的区别 有什么联系

安培力和洛伦兹力的区别有什么联系 越来越多的同学对于安培力和洛伦兹力两者之间的关系存在一定的疑惑,他们的区别是什幺,两者又有什幺联系呢,本文小编就为大家整理了相关信息,供大家参考。 1安培力和洛伦兹力有什幺不同两者实际是等同的。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,那幺说明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 是电子流的宏观平均速度,每个电子都受到洛仑兹力,f=evB,那幺这段l长度 内的电子受到的总的洛仑兹力是f’=nevB=ItevB/e=ItvB=IBl。 现在整段导线在磁场内的长度是大L,而每小段l受到的是f’,所以总的受到 的安培力F=BIL,左手定则是判断受力,右手定则是判断电流反方向,右手定则 还有一个右手螺旋定则是判断磁场方向的.点是电流垂直纸面向外,反之是向里,四指是电流方向,拇指是运动方向。 另外,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,为什幺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。 1两者有什幺联系在高三物理选修本中提出安培力是作用在运动电荷上的 力的宏观表现。接着,又利用F=BIL推导了一个电荷受到的洛伦兹力 f=qVB,从推导过程来看,安培力就是所有电荷受到洛伦兹力的合力,这个

安培力合洛伦兹力练习题

× × × × × × × · · · · · F B × ×F× × × ×I · · · · ·I × × × × × × B · ·F · · B I F I × × × × × × × · · · · · B A B C D 安培力和洛伦兹力练习题 安培力练习题 1、如图所示,是一段导线在磁场中的受力分析示意图,其中正确的图示是 2、(2009·海南单科高考)一根容易形变的弹性导线,两端固定.导线中通有电流,方向如图中箭头所示.当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时,描述导线状态的四个图示中正确的是( ) . 3、通电矩形线框abcd 与长直通电导线MN 在同一平面内,如图3-4-21所示,ab 边与MN 平行.关于MN 的磁场对线框的作用力,下列说法正确的是( ) A .线框有两条边所受的安培力方向相同 B .线框有两条边所受的安培力大小相等 C .线框所受的安培力的合力方向向左 D .线框所受的安培力的合力方向向右 4.如图所示,条形磁铁放在水平粗糙桌面上,它的右上方附近固定有一根长直导线,导线中通与了方向垂直纸面向里(即与条形磁铁垂直)的电流,与原来没有放置通电导线时相比较,磁铁受到的支持力N 和摩擦力f 的变化情况是 A 、N 减小了 B 、N 增大了 C 、f 始终为0 D 、f 不为0,且方向向右

5.(2009年高考全国卷Ⅰ)如图3-4-22,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd 的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135°.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( ) A.方向沿纸面向上,大小为(2+1)ILBB.方向沿纸面向上,大小为(2-1)ILB C.方向沿纸面向下,大小为(2+1)ILBD.方向沿纸面向下,大小为(2-1)ILB 6.如图7所示,通电导体棒AC静止于水平导轨上,棒的质量为m长为l,通过的电流强度为I,匀强磁场的磁感强度B的方向与导轨平面成θ角,求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大? 7.(6分)如图所示,在与水平方向成60°角的光滑金属导轨间连一电源,在相距1m的平行导轨上放一重力为3N的金属棒ab,棒上通过3A的电流,磁场方向竖直向上,这时金属棒恰好静止,求: (1)匀强磁场的磁感强度为多大? (2)ab棒对导轨的压力为多大?

安培力和洛伦兹力的关系

安培力和洛伦兹力的关系 摘要:安培力是磁场对电流的作用力,洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力。安培力可以看作是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力。 关键词:安培力 洛伦兹力 关系 1. 安培力是电荷所受的洛伦兹力在某个方向上的分力的合力。 图1 a b 图2 a b v 1 v 2 F 1F 2 如图1所示,水平放置的导体棒ab 中有a →b 的电流,根据左手定则可判断电流所受的安培力方向向右。若导轨光滑,导体棒ab 在安培力的作用下将向右移动。在导体棒ab 向右移动的过程中棒中的自由电子会有两个速度(如图2所示),v 1为自由电子在电源的作用下的定向移动速度,v 2为自由电子随导体棒ab 向右移动的速度。同样,根据左手定则可以判断,自由电子以v 1的速度运动时,所受的洛伦兹力F 1方向向右,与棒ab 移动方向相同,自由电子以v 2的速度运动时,所受的洛伦兹力F 2方向沿棒ab ,由a 指向b 。流过棒ab 的自由电子都要受到洛伦兹力F 1、F 2的作用。我们把流过棒ab 的所有自由电子所受 的洛伦兹力合成为F 1/,F 1/就是我们所说的棒ab 所受的安培力,在F 1/ 的作用下,棒ab 向右移动。自由电子所受的洛伦兹力F 2就是导体棒ab 做切割磁感线运动,产生感应电动势的非静电力。 2.当导体静止时,安培力的实质 如上图所示, 导线静止, 稳定的电流通过一段导线, 载流子电子定向移动速率为v , 每个电子受到的洛伦兹力v 洛= B ev , 这段导线内所有电子受到的洛伦兹力之和为 F = N f 洛=Bev nLS ? = nevS BL ? 式中n 为电子数密度, L 为导线长度, S 为横截面积,电流的微观表达式为I = nevS . 所以推出 F 安= BIL 即导线所受的安培力就是其中每个电子所受洛伦兹力之和。. 上与电子所受洛伦兹力之和相等. 2. 当导线运动时,安培力的实质

探究安培力实验的设计

探究安培力实验的设计 探究安培力是高中物理教学中的一个重要实验。课程标准要求学生通过实验认识安培力,学会判断安培力的方向并计算匀强磁场中安培力的大小。现有的有关安培力的演示器材,其演示效果并不理想,很难让学生对安培力的定量关系(F=BIL)有一个深刻的认识。为此,笔者设计了两套实验器材,用于探究安培力的大小以及方向的规律。 一、背景 现在中学阶段用来演示安培力的器材主要是J2447型安培力演示器。它主要用来演示通电直导线在磁场中的受力情况,以便让学生掌握安培力的产生原理,以及安培力与电流方向、磁场方向三者之间的关系。 安培力演示器是演示安培力的主要实验器材,但实际演示效果并不理想。例如:滚动的导线和导轨经常会接触不良,导致演示实验失败;仪器的可视范围较小,不利于做演示实验。此外,演示通电导线与磁场方向平行和垂直两种不同情况的受力时,还要把两条通电导轨重新拆装。而且如果学生想了解影响安培力大小的三个因素,J2447型安培力演示器无法演示。 为了能让学生在实验中更好地理解安培力以及相关的影响因素,笔者设计和制作了用于安培力教学的两套实验器材:安培力演示仪、探究安培力实验仪。 二、实验器材的制作 1.安培力演示仪 制作底座及导轨 首先,选取60 cm×20 cm 的木板作为底座,对其表面进行打磨、上油漆,并用4个不锈钢支架将其支撑起来。然后,裁剪2条60 cm×2 cm 的紫铜条,用锤子将其弄平整后再用砂纸打磨表面,将表面的氧化物去掉。紧接着再对铜条进行打孔,把它们安装在底板上,并保持铜条间的距离为10 cm。最后,把导线连接到铜条上,并用焊锡固定。 制作匀强磁场 磁场由2块15 cm×10 cm的磁铁相对放置组成。具体操作过程如下:先在铝合金管上分别挖4个10 cm×2 cm的方孔,接着将2块磁铁套在其中。然后利用不锈钢条制作一个U型支架,最后再将套上铝合金管的2块磁铁安装在支架上。 装置示意图如图1所示。 图1

安培力与洛伦兹力的关系

谈谈安培力与洛伦兹力 高中物理课本(必修加选修,人教版)明确指出,安培力是磁场对电流的作用力,洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力。安培力可以看作是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力。二者紧密的联系在一起,课本中给出的证明是没有争议的,但本人认为,在应用二者处理问题时并不能完全参照课本所给出的关系。 一、 在问题中多数情况下,安培力是电荷所受的洛伦兹力在某个方向上的分力的合力。 图1a b 图2 a b v 1 v 2F 1F 2 如图1所示,水平放置的导体棒ab 中有a →b 的电流,根据左手定则可判断电流所受的安培力方向向右。若导轨光滑,导体棒ab 在安培力的作用下将向右移动。在导体棒ab 向右移动的过程中棒中的自由电子会有两个速度(如图2所示),v 1为自由电子在电源的作用下的定向移动速度,v 2为自由电子随导体棒ab 向右移动的速度。同样,根据左手定则可以判断,自由电子以v 1的速度运动时,所受的洛伦兹力F 1方向向右,与棒ab 移动方向相同,自由电子以v 2的速度运动时,所受的洛伦兹力F 2方向沿棒ab ,由a 指向b 。流过棒ab 的自由电子都要受到洛伦兹力F 1、F 2的作用。我们把流过棒ab 的所有自由电子所受的洛伦兹力F 1合成为F 1/,F 1/就是我们所说的棒ab 所受的安培力,在F 1/ 的作用下,棒ab 向右移动。自由电子所受的洛伦兹力F 2就是导体棒ab 做切割磁感线运动产生感应电动势的非静电力。 二、 安培力做功,体现了洛伦兹力的分力做功。 图3a b c d v 0F 1 F 2 图4a b c d f f 1f 2v v 1v 2f v 如图3所示,水平放置的光滑导轨上平行放置两根导体棒ab 、cd ,假定ab 以某一初速度v 0向右滑动。根据楞次定律,可以判断导体棒ab 、cd 分别在安培力F 1、F 2的作用下,做向右的减速和加速运动,安培力F 1对导体棒ab 做负功,安培力F 2对导体棒cd 做正功。

高中物理——安培力与洛伦兹力及物理规律

安培力与洛伦兹力在作用效果上有什么不同?为什么有时候安培力做功而洛伦兹力不做功? 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。 一、静电学 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=1.60×10-19C);带电 体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N), k:静电力常量k=9.0×109N?m2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作 用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引} 3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C),是 矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(C)} 4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r:源电荷到该位 置的距离(m),Q:源电荷的电量} 5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V), d:AB两点在场强方向的距离(m)} 6.电场力:F=qE {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量

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