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1 # 非凡湖泊7X
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2 # 用戶1402616021006839
之前寫的挺亂的,現在有時間了,重新寫一下好了。 首先,僅僅回答這個問題的話是很簡單的:洛倫茲力不做功是因為洛倫茲力總是垂直於電荷運動的方向;安培力可以做功是因為安培力跟導線運動的方向可以不垂直。這樣就回答完了。 我想樓主提出這個問題是因為發現了一個悖論:我們知道,
1、合力做的功是分力做的功之和,
2、安培力是洛倫茲力和合力, 那麼安培力做的功本應該是洛倫茲力做的功之和,也就是零,但是安培力做的功卻可以不是零。 實際上這裡並沒有悖論,因為當安培力做功的時候,安培力並不是洛倫茲力的合力。首先,安培力的受力物體是導線,洛倫茲力的受力物體是帶電粒子;安培力的方向垂直於電流的方向,而洛倫茲力的方向垂直於電荷運動的方向。受力物體不一樣,方向也不一樣,怎麼能說安培力是洛倫茲力的合力呢? 解釋一下為什麼電流的方向跟電荷運動的方向不同:電流的方向是指電荷相對於導線的運動方向,而電荷相對於我們選取的參考系的運動還需要前述運動再跟導線的運動合成。顯然,當安培力做功的時候,導線必會在垂直於電流方向有分運動,所以上一段中兩個運動的方向是不同的。 這樣的話,問題回答好了,也沒有什麼悖論了,這個答案寫到這裡就可以結束了。但我想說一點題外話,首先是對於一種簡單的情況,由洛倫茲力的公式推導出安培力的公式。 考慮導線垂直於電流方向運動的情況,這時收到安培力的這段導線中的電荷設其相對於導線的速度為v1,垂直於導線的速度為v2,合速度,也就是相對於我們選取的參考系(一般為地面)的速度為v,再設v與v1(導線)的夾角為α,顯然,v1=vsinα,v2=vcosα。 此時,這些電荷收到的洛倫茲力的合力為qvB,根據幾何關系(畫圖即知),垂直於導線方向的分力F=qvBcosα,考慮到vcosα=v2,那麼此力F=qv2B,又知I=qv2/L,于是F=ILB,此式為安培力的公式。電荷收到的力傳導至導線。 那麼能量的轉化關系是什麼樣的呢?首先,安培力的功率為qv2Bv1,由於電流穩定,洛倫茲力沿導線方向的分力與電場力平衡,那麼電場力做的功為qvsinαBv2=qv2Bv1,電場力的功率與安培力的功率相等,說明若導線因安培力產生加速運動,電源的能量轉化為導線的動能。 于是,洛侖茲力在電場能轉化成動能的過程中,起的是中介的作用,磁場本身能量沒有改變。
回覆列表
1.不做功
2.根據左手定則,洛倫茲力與速度垂直,也跟磁場垂直。所以洛倫茲力永遠不做功。它只改變速度的方向,不改變速度的大小。洛倫茲力是安培力的微觀表現,但是安培力可以做功,而洛倫茲力不做功。
3.洛倫茲力提供帶電粒子在勻強磁場中的圓周的向心力。