- 主题:求安培力做功与洛伦茨力不做功之间的解释。
功是力 乘以 粒子在运动方向上的移动距离。洛伦兹力F=qvB,跟粒子的运动方向是垂直的,力在运动方向上分量(F*cos90)是零,所以洛伦兹力不做功。
安培力可以理解为导线中大量电子的洛伦兹力的加和,所以安培力本质是洛伦兹力(国外教材都很少有安培力这个说法)。安培力是否做功,取决于导线是否闭合,如果导线是闭合的,那么安培力最终做功为零。如果导线不是闭合的,那么安培力会做功。中学的题的话,导线大多是直的和不闭合的,那么诀窍就在于把导线分解为x,y两个方向,然后用计算安培力在两个方向上的功,其中一个方向必定为零,一个方向上不为零(所谓做功)。
【 在 xheliu 的大作中提到: 】
: 感觉要把这两个的差别解释清楚,不是那么容易的。
: 有没有好点的解释。求大牛了。
: 知识忘得剩不下多少了。
: ...................
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修改:ZnOJ FROM 120.75.94.*
FROM 120.75.94.*
从洛伦兹力F=qvB可以推导安培力F=IBL,推导时不需要任何电场力的出现。安培力就是导线中大量带电粒子在磁场中的洛伦兹力,不关电场的事。
当然导线需要加电压才能驱动电子有速度,但是这个电压,或者说电场,不会对导线产生任何力。
【 在 laofu 的大作中提到: 】
: 前面老美眉的解释是对的,安培力是“电场力和洛伦兹力合力的宏观表现”
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FROM 120.75.94.*
"带电粒子对导线做功", 这难道是给家里电线通电,电线会自动动起来?
【 在 zxf 的大作中提到: 】
: 做功的主体和客体概念不清造成的。
: 洛伦兹力不做功,是说磁场不对带电粒子做功。
: 安培力做功,是说带电粒子对导线做功。
: ...................
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FROM 120.75.94.*
用正电荷考虑,电荷是从A流到B,就是电流方向。洛伦兹力跟安培力一个方向,宏观表现就是安培力拉着重物移动。
【 在 laofu 的大作中提到: 】
: 这样,匀强磁场方向从上到下垂直于水平面,水平面上直导线搁在两根导轨A和B上,通上电流,电流方向A→B;导线拖一个重物,沿它受到的安培力方向匀速运动。
: 问,导线内电荷的运动方向以及电荷所受洛伦兹力的方向?
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FROM 120.75.94.*
导线在动,是安培力在做功,并非电场在做功。推导一下:
安培力 F=IBL, L是导轨间距。
安培力做功是 W=IBL*x, 这里x是导线的运动距离。
这里I是电流,垂直于导线运动方向x,所以导线两端施加的电场必定垂直于x,从而导线里的电场对拖重物的做功为零。
更进一步,假如这是闭合环路,即两条导轨之间的两头都在磁场里,那么导线是不会运动的。因为在环路里,两端的安培力互相抵消,做功为零。所以闭合环路里,安培力不做功。
你这个问题很有意思,在军事上这是电磁炮的原理。
【 在 laofu 的大作中提到: 】
: 注意,导线在运动
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修改:ZnOJ FROM 120.75.94.*
FROM 120.75.94.*
我当然想过啊。电荷在导线里往哪里跑,这属于高深问题。不是初高中物理的范畴,普通大学物理也不包括。
在固态物理里面,电子在导线中运动,是在极短的时间里随机碰撞的前进的,碰撞后电子的动量会归零,然后重新加速的。(这也是电阻的物理起因)。电子的速度,教材里面叫漂移速度 drift velocity。因此在微观层次上,电子并不会沿着导线进行直线运动。
即使在磁场中,磁场施加给电子的洛伦兹力也只会存在很短的时间,然后随着电子碰撞后归零。所以,在微观上,导线中的大量电子可以看作是,断断续续的直线运动。这是完全不同于电子在真空中的圆周运动。
此贴到此为止,再不回复。
【 在 laofu 的大作中提到: 】
: 你能不能认真想想,在磁场那个参考系里,导线里的电荷往哪个方向跑
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修改:ZnOJ FROM 120.75.94.*
FROM 120.75.94.*
这是无知啊。随便找本电磁学入门自学去。
【 在 zxf 的大作中提到: 】
: 后面说的不对,闭合导线安培力当然做功,不然电动机怎么转起来的。
: 发自「今日水木 on iPhone 6」
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