当前位置: 首页 > 所有学科 > 物理

高中物理洛伦兹力,安培力与洛伦兹力的区别

  • 物理
  • 2024-04-28

高中物理洛伦兹力?高中洛伦兹力是高中物理选择性必修第二册,其内容如下:在电动力学里,洛伦兹力(Lorentz force)作为运动于电磁场的带电粒子所受的力。根据洛伦兹力定律,洛伦兹力可以用方程,称为洛伦兹力方程,那么,高中物理洛伦兹力?一起来了解一下吧。

高中物理洛伦兹力的公式推导

首先我们需要知道洛伦兹力是由电流和磁场产生的力。在这个问题中,我们有一个竖直放置的长直导线,通有方向向上的恒定电流。根据右手定则,导线周围会产生一个环绕导线的磁场。小球带正电,在导线产生的磁场中水平运动。

下面我们来逐一分析每个选项:

A. 小球先加速后减速

根据洛伦兹力公式 F = q(v × B),在这种情况下,洛伦兹力与小球的速度成正比。由于小球的速度是恒定的,洛伦兹力大小也是恒定的。所以,小球不会先加速后减速。

B. 小球受到的洛伦兹力始终为零

由于小球带正电且在导线产生的磁场中运动,所以它会受到洛伦兹力作用。根据洛伦兹力公式 F = q(v × B),洛伦兹力不为零。

C. 小球在 ab中点受到的洛伦兹力为零

当小球在ab中点时,其速度方向(水平向右)与导线产生的磁场方向(垂直于电流方向)平行,因此洛伦兹力公式中的速度和磁场的叉积为零。所以,小球在ab中点受到的洛伦兹力为零。

D. 小球受到洛伦兹力时,洛伦兹力方向竖直向上

根据洛伦兹力公式 F = q(v × B),洛伦兹力方向是速度方向与磁场方向的垂直分量。在这个情况下,由于磁场方向是沿着导线的环绕方向,洛伦兹力的方向将沿着半径方向。因此,洛伦兹力的方向不是竖直向上的。

洛伦兹力产生条件

当带电粒子速度方向与磁场方向存在夹角时,洛伦兹力的方向不再与速度方向和磁场方向平行或垂直,而是分解成与速度方向垂直的成分和与速度方向平行的成分。因此,正确的是分解磁场方向使其与带电粒子速度方向垂直。

在这道题目中,选项D的判断可能是因为磁场的方向与速度方向、洛伦兹力的方向都是垂直的,因此得出结论洛伦兹力的方向与磁场方向平行。但这种判断方法并不准确,因为当速度方向与磁场方向不垂直时,洛伦兹力的方向并不与磁场方向平行。

洛伦兹力圆周运动轨迹

当带电粒子速度方向与磁场方向存在夹角时,洛伦兹力会分解为两个分量,一个垂直于磁场方向,称为法向分量,另一个与磁场方向平行,称为切向分量。这两个分量的方向如下:

1. 法向分量:垂直于磁场方向,由于其方向与运动方向相交成直角,所以它对带电粒子运动轨迹产生影响,使得带电粒子偏离原有的直线运动轨迹,绕着磁场方向作圆周运动。

2. 切向分量:与磁场方向平行,不会改变带电粒子圆周运动的半径,但会影响带电粒子的速率和方向。

因此,当带电粒子速度方向与磁场方向存在夹角时,洛伦兹力的法向分量是使其与磁场垂直的,而切向分量则是与磁场方向平行的。

高中物理基本公式归纳

洛伦兹力表达式

高中版F=qvB

普物版K=v×B(洛伦兹力的量纲不是N)

电动力学版F=v×B+E(洛伦兹本人的写法,高中的是删减版的)

洛伦兹力是宏观还是微观

磁通量变化时,会产生涡旋电场,场强为E,涡旋电场的环路积分,等于电动势,对应高中知识,就是

如图,以增强的匀强电场为例:

动生和感生的本质是相同的。所谓动生,是以磁场为参考系,导体相对磁场运动,洛伦兹力推动自由电荷(通常为自由电子)定向运动形成感应电流;而感生,则是以导体为参考系,磁场的变化产生涡旋电场,涡旋电场力推动自由电荷定向运动形成感应电流。其实,动生的洛伦兹力和感生的涡旋电场力,是同一个力在不同参考系中的不同表现而已。

以上就是高中物理洛伦兹力的全部内容,洛伦兹力是一种在电磁场中作用于电荷的力。它得名于荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹,对电磁现象的研究做出了重要贡献。洛伦兹力的本质可以从电磁场的观点来理解。根据电磁场理论,电荷周围存在一个电场和磁场。

猜你喜欢