高中物理 17 安培力、洛伦兹力

陈一男学习网站[ ChenYinan.com ] - 中国物理学会 - 中国院士 - GeoGebra - 物理基础

安培力

定义：通电导线在磁场中受到的力叫安培力。

计算公式：当导线与磁场方向垂直时，安培力的大小为\(F = BIL\)，其中\(F\)表示安培力，\(B\)表示磁感应强度，\(I\)表示电流强度，\(L\)表示导线在磁场中的有效长度；当导线与磁场方向不垂直时，\(F = BIL\sin\theta\)，\(\theta\)为导线与磁场方向的夹角。

方向判断：用左手定则判断，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

应用实例：电动机就是利用安培力的原理制成的，通电线圈在磁场中受到安培力的作用而发生转动，从而将电能转化为机械能。

洛伦兹力

定义：运动电荷在磁场中所受的力叫洛伦兹力。

计算公式：当电荷运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小为\(f = qvB\)，其中\(f\)表示洛伦兹力，\(q\)表示电荷量，\(v\)表示电荷的运动速度，\(B\)表示磁感应强度；当电荷运动方向与磁场方向不垂直时，\(f = qvB\sin\theta\)，\(\theta\)为电荷运动方向与磁场方向的夹角。

方向判断：也用左手定则判断，但需注意，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向），拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。

特点：洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小。

应用实例：在质谱仪中，利用洛伦兹力使带电粒子发生偏转，从而根据粒子在磁场中的运动轨迹和相关物理量来测定粒子的质量和比荷等；在回旋加速器中，也是利用洛伦兹力使带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，从而实现对粒子的加速。