浅谈高中物理中安培力和洛伦兹力的做功问题

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安培力和洛伦兹力是否做功

安培力和洛伦兹力是否做功物理知识点问答【问：安培力和洛伦兹力是否做功？】答：安培力是导体中众多带电粒子洛伦兹力的宏观表现，两者做功差异很大。

洛伦兹力永不做功，因为力的方向与粒子的运动方向垂直，就与位移方向始终垂直。

而安培力不同，其与导线中的电流方向垂直的，与导线的运动的方向不一定永远垂直，一般来说，同学们遇到的情况大多是在同一直线上的，所以安培力做功一般都不为零。

【问：不确定研究对象是否受摩擦力，如何下手分析呢？】答：用假设法来判定。

首先，假设物体与界面没有摩擦力，依照题中条件计算加速度，进而计算物体的末速度、位移、动能等物理量，检验结果是否与题中所给条件一致。

如果一致，则假设成立，如果不一致，必然有摩擦力作用。

【问：物体内能指的是什么？】答：构成物体的所有分子热运动的动能，与分子势能的总和，叫做物体的内能。

一切物体都是由永不停歇做无规则热运动，并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的。

内能常用符号U表示，内能具有能量的量纲，国际单位为焦耳J。

【问：什么情况下才会发生波的衍射？】答：我们先来温习下波的衍射的概念：波在传播过程中偏离原来轨道，绕过障碍物的现象。

波发生衍射现象的条件是：障碍物（缝或小孔）的尺寸比波的波长小或能够与波长差不多。

【问：物理内容记得不牢固，总是忘，怎么办？】答：知识容易忘，说明你复习不够及时。

的确，咱们高中物理知识比较抽象，课堂上听懂了不代表理解了，理解了不代表记住了，不代表考试时会用；所以在课下要多下功夫温习，多动脑，多动笔，才能把知识彻底搞扎实。

很多学生学物理总是太自信，太相信自己的记忆力了；总觉得掌握了，到了考场上才发现自己并没有掌握好，典型的眼高手低，一定要克服掉。

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2a b v 1v 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 cdv 0F 1F 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。

安培力和洛伦兹力做功的特点

安培力和洛伦兹力做功的特点
物理知识点巩固
【问：安培力和洛伦兹力做功的特点？】
答：安培力是导体中众多带电粒子洛伦兹力的宏观表现。

洛伦兹力不能做功，这是因为力的方向与粒子的运动方向始终是垂直的，力在位移方向上没有积累。

而安培力不同，其与导线中的电流方向垂直的，与导线的运动方向并不一定垂直，对高中物理题来说，同学们遇到的情况大多是在同一直线上的，所以安培力做功一般都不为零。

【问：紫光有哪些特点与应用？】
答：与红光相比，紫光的频率更大，单个光子的能量也更大，折射率n更大。

紫光，特别是紫外线具有比较强的化学效应，典型的应用是：消毒杀菌灯，验钞。

【问：机械能守恒的条件？】
答：前提：只有重力、弹力做功。

前提条件拓展：系统内各物体间发生动能、重力势能、弹性势能的相互转移或转化（能量相互转化），而没有转化为其他形式的能量时，系统总机械能守恒，能量也守恒。

【问：物体在磁场中运动就产生感应电动势E吗？】
答：不一定，产生感应电动势需要满足一下条件：1，导体（可导电，且有一点的长度）；2，运动过程中要切割磁感线。

绝缘体切割磁场线，不产生感应电动势；同样，铁棒沿着磁感线B的方向移动，也不会切割磁感线，不会产生电动势E。

【问：学物理哪些内容要在平时去总结？】
答：课下的及时总结对物理学习非常重要，是在考试中夺取高分的重要前提。

值得认真总结的内容有很多，给同学们做个梳理：各个考点之间的关联与区别，经常遇到的题型，自己近期作业中犯的典型错误，这些内容都有必要罗列起来，都有可能出现在考试中。

只有在平时多总结，多分析问题，才能在考试中游刃有余。

深入浅出讲解安培力做功

技法点拨深入浅出讲解安培力做功■孙彦真摘要：在教学中从本质上讲解洛伦兹力与安培力的关系以及克服安培力做功等于回路中电流做功，学生不易理解。

换个方法从能量守恒的角度或表达式角度深入浅出讲解问题，学生易于接受。

关键词：安培力；洛伦兹力；克服安培力做功人教版物理选修3-1课本中我们学习了通电导体在磁场中受到的力叫做安培力，运动电荷在磁场中受到的力叫做洛伦兹力。

课本在第三章第5节《运动电荷在磁场中受力》中讲道，通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现。

安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质，推导过程是：匀强磁场的磁感应强度为B 。

设磁场中有一段长度为l 的通电导线，横截面积为S ，单位体积中含有的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量均为q 且定向运动的速度都是v 。

则导线中的电流是I=nq v S ，导线在磁场中所受的安培力F 安=ILB=nq v SLB ，导线中自由电荷数N=nSL ，则每个自由电荷受到的洛伦兹力F 洛=F 安N=q v B （如图1所示）。

洛伦兹力不做功，安培力却可以对导体做功。

二者之间到底是怎样的关系？人教版物理3-2课本第四章第5节《电磁感应现象的两类情况》考虑到动生电动势的产生原因中，我们深入理解到，洛伦兹力的一个分力做正功（起到非静电力的作用），把其他形式的能量转化成电能；洛伦兹力的另一个分力做负功，把电能转化为其他形式的能。

洛伦兹力的合力不做功。

（如图2所示）。

安培力是后一个洛伦兹力分力的宏观表现。

所以我们经常说导体棒克服安培力做的功等于回路电流做的功（或者回路产生的电能）。

××××BF 图1图2在教学过程中，我用了两种方法讲解此知识点。

一是从能量守恒角度和动能定律角度对比讲解此知识点，另一个是从导体棒克服安培力做功功率角度讲解，这样学生比较容易接受。

现讲解如下。

例：如图3甲所示，两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L ，M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻，一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab 杆沿导轨由静止开始下滑，下滑距离d 时达到最大速度，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。

安培力做功问题

安培力做功问题带点粒子和电流放置到磁场中，都可以受到力的作用，这两个力分别被称为洛伦兹力和安培力。

这两个力的方向，垂直于带电粒子的运动方向或者是电流的方向和磁场方向确定的平面。

而从本质上讲，电流是电荷的定向移动产生的，所以可以说洛伦兹力是安培力的微观本质。

那么在不同的情境下，为什么洛伦兹力不做功，而安培力可以做正功或者是负功呢?下面就来分析下安培力做正功的本质。

如上图所示，光滑水平导轨电阻不计，左端接有电源，处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒mn的电阻为R，放在导轨上开关S闭合后，金属棒将向右运动。

安培力做功情况：金属棒mn所受安培力是变力，安培力做正功，由动能定理可知，安培力做功的结果引起金属棒mn的机械能增加。

能量转化情况：对金属棒mn、导轨、和电源组成的系统，电源的电能转化为金属棒的动能和内能，由能量的转化和守恒定律课计算安培力做功。

安培力做正功的实质如上图所示，取导体中的一个电子进行分析，电子形成电流的速度为u，在该速度下，电子受到洛仑兹力大小为Fu=euB=，方向与u垂直，水平向左;导体在安培力作用下向左运动，电子随导体一同运动而具有速度v，电子又受到一个洛仑兹力作用Fv=evB=，方向与v垂直，竖直向上。

其中Fu是形成宏观安培力的微观洛仑力。

这两个洛仑兹力均与其速度方向垂直，所以，它们均不做功。

但另一方面，Fv与电场力F方向相反，电场力在电流流动过程中对电子做了正功，Fv在客观上克服了电场力F做了负功，阻碍了电子的运动，把电场能转化为电子的能量，再通过Fu的作用，把该能量以做功的形式转化为机械能。

所以Fv做了负功，Fu做了正功，但总的洛仑功做总功为零。

因此，安培力做功的实质是电场力做功，再通过洛仑兹力为中介，转化为机械能。

它同样以损耗了等值的电场能为代价的。

所以，虽然我们的出发点是分析安培力做正功，但实际在这个全过程中，一个安培力做正功，另一个安培力做负功，这二者相加刚好是不做功。

那么由此分析，安培力的做功情况与洛伦兹力做功的情况并不违背，只不过是情况更加复杂，本质还是相似的。

浅析安培力和洛伦兹力

引言洛伦兹力和安培力是电磁学中的两个基本概念，洛伦兹力与安培力之间的关系是学习的重点也是难点。

我们知道运动的电荷在磁场中受到的磁场力就是洛伦兹力，电荷的定向运动就会形成电流，而通电导线在磁场中受到的磁场力就是安培力,那么洛伦兹力和安培力之间就必然存在某种联系。

许多“物理学”和“电磁学”书中大都对它们之间的关系做了或多或少的论述,认为载流体在磁场中受到安培力的原因是：由于形成电流的所有定向运动的自由电子，在磁场中都受到洛伦兹力而做侧向漂移运动，不断与晶格碰撞，将动量传递给导体晶格，因而导体便受到了安培力。

有的书中还认为安培力是载流体中做定向运动的载流子在磁场中受到的洛伦兹力的叠加。

那么洛伦兹力与安培力之间倒底有什么关系呢？既然安培力是洛伦兹力的叠加，那么为什么安培力做功而洛伦兹力不做功呢？安培力的微观机制是什么呢？本文将以通电金属棒为例对这些问题加以讨论。

安培力和洛伦兹力是两个不同的概念。

安培力是磁场对载流导体的作用力，洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力。

而我们在学习这两个概念的时候要真正清楚它们之间的内在联系、相互之间的转化本质以及定性关系，我们应该要从安培力和洛伦兹力的概念（公式），安培力和洛伦兹力做功以及安培力的微观机制等几个个方面来认识和探讨安培力和洛伦兹力之间的关系。

第一章、安培力和洛伦兹力的概念“电场力”是作用在处于电场中的电荷上的。

无论电荷是静止还是运动的，只要在电场中都会受到电场力的作用。

而“磁场力”是一个笼统的概念，具体地说包括安培力和洛伦兹力。

1.1安培力的概念以及公式电流在磁场中受到磁场对它的作用力，叫安培力。

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的电荷的作用力的宏观表现就叫安培力。

这是为了纪念安培在研究磁场对通电导线的作用方面的杰出贡献而命名的。

设电流为I 、长为L 的直导线，在匀强磁场B 中受到的安培力大小为：F ＝ILB sin(,I B ∧)其中(,I B ∧)为电流方向与磁场方向的夹角，当通电导线与磁场方向垂直时所受磁场力最大为 F ＝IL B 安培力的方向由左手定则判定。

安培力和洛伦兹力做功的特点

安培力和洛伦兹力做功的特点首先，让我们来了解一下安培力和洛伦兹力的定义和公式：安培力是指电流通过导线时，导线上每段微小长度上所受到的力的大小和方向。

安培力的大小与电流的大小、导线长度以及磁感应强度之间的关系由安培定律给出。

安培力的公式为：F = BILsinθ其中，F表示安培力的大小，B表示磁感应强度，I表示电流的大小，L表示导线长度，θ表示磁感应强度与导线的连线方向的夹角。

洛伦兹力是指带电粒子在磁场中受到的力。

洛伦兹力的大小和方向与粒子的电荷量、速度以及磁场强度之间的关系由洛伦兹力公式给出。

洛伦兹力的公式为：F=q(v×B)其中，F表示洛伦兹力的大小，q表示粒子的电荷量，v表示粒子的速度，B表示磁场的强度。

1.安培力对应的物理现象是电流通过导线时所受的力，这种力是由带电粒子在磁场中运动产生的。

由于安培力与导线的长度和电流的大小相关，因此当导线上的电流改变时，安培力也会随之改变。

2.安培力所做的功与导线的位置有关。

当导线垂直于磁场时，安培力所做的功最大。

而当导线与磁场平行时，安培力所做的功为零。

3.安培力不会改变导线的总机械能。

安培力的方向始终垂直于导线的方向，所以它不会改变导线的速度和机械能，而只会改变导线上电荷的内能。

1.洛伦兹力对应的物理现象是带电粒子在磁场中受到的力。

洛伦兹力的大小与电荷的电量、速度和磁场的强度相关，因此当这些参数改变时，洛伦兹力也会随之改变。

2.洛伦兹力做功时，粒子的速度方向和力的方向之间存在夹角。

如果速度和磁场方向平行或反平行，洛伦兹力所做的功为零。

而当速度和磁场方向垂直时，洛伦兹力所做的功最大。

3.洛伦兹力会改变粒子的机械能。

洛伦兹力的方向不一定与粒子的速度方向相同，所以它可以改变粒子的速度和动能，从而改变粒子的机械能。

综上所述，安培力和洛伦兹力的做功特点有所不同。

安培力所做的功与导线的位置有关，且不会改变导线的总机械能；而洛伦兹力所做的功与粒子的速度方向和力的方向之间的夹角有关，且可以改变粒子的机械能。

高中物理磁场中的安培力与洛伦兹力

高中物理磁场中的安培力与洛伦兹力在高中物理的学习中，磁场部分的安培力与洛伦兹力是两个非常重要的概念。

理解它们不仅对于应对考试中的难题至关重要，更有助于我们深入理解自然界中电磁相互作用的规律。

首先，咱们来聊聊安培力。

安培力是指通电导线在磁场中受到的力。

当一段通有电流的导线置于磁场中时，导线就会受到安培力的作用。

这个力的大小与电流的大小、导线在磁场中的长度、磁感应强度以及电流方向与磁场方向的夹角有关。

其大小可以用公式 F ＝BILsinθ 来计算，其中 F 表示安培力，B 表示磁感应强度，I 是电流强度，L 是导线在磁场中的有效长度，θ 是电流方向与磁场方向的夹角。

那这个公式是怎么来的呢？这就得从电流的本质说起。

电流其实是由大量自由电子定向移动形成的。

每个自由电子在磁场中都会受到洛伦兹力的作用，由于电子定向移动，它们所受洛伦兹力的宏观表现就形成了安培力。

比如说，在一个垂直纸面向里的匀强磁场中，有一根水平放置的通有电流的直导线。

如果电流方向向右，那么根据左手定则，导线所受安培力的方向就会竖直向下。

安培力在实际生活中有很多应用。

像电动机就是利用安培力的原理工作的。

在电动机中，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。

接下来，咱们再看看洛伦兹力。

洛伦兹力是指运动电荷在磁场中所受到的力。

当一个电荷以速度 v 在磁场中运动时，如果磁场的磁感应强度为 B，并且电荷的运动方向与磁场方向夹角为θ，那么这个电荷所受到的洛伦兹力大小为 F ＝qvBsinθ，其中 q 表示电荷量。

洛伦兹力的方向同样可以用左手定则来判断。

需要注意的是，洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直，所以洛伦兹力永远不会对运动电荷做功。

举个例子，如果一个带正电的粒子以水平向右的速度在垂直纸面向里的磁场中运动，那么根据左手定则，粒子所受洛伦兹力的方向就是竖直向上。

洛伦兹力在现代科技中也有着重要的应用。

比如，在显像管中，电子枪发射出的电子在磁场的作用下发生偏转，从而使电子能够准确地打在屏幕的指定位置上，形成图像。

安培力与洛伦兹力

安培力与洛伦兹力安培力和洛伦兹力是电磁力学中两个重要的力的概念。

它们在解释电荷在磁场中的运动和相互作用方面起着关键的作用。

本文将介绍安培力和洛伦兹力的概念、公式及其应用。

一、安培力安培力是由电流产生的磁场对电荷的作用力。

根据安培力定律，当电流通过一段导线时，会产生一个磁场，而这个磁场会对附近的其他电荷施加力。

安培力的大小与电流的大小和方向以及电荷所处位置有关。

安培力的公式可以表示为：F = BILsinθ，其中F是安培力的大小，B是磁场的强度，I是电流的大小，L是电流所在导线的长度，θ是电流和磁场的夹角。

当电流和磁场垂直时，安培力达到最大值；而当电流和磁场平行时，安培力为零。

这一规律为我们解释电流在磁场中的运动提供了重要的依据。

安培力在许多实际应用中发挥着重要的作用。

例如，电动机、发电机和变压器等电器设备都是基于安培力的工作原理。

此外，MRI（磁共振成像）技术也是利用安培力来实现对人体内部结构的图像获取。

二、洛伦兹力洛伦兹力是电荷在磁场中所受到的力。

它是由电荷的运动状态和磁场的作用相互耦合产生的。

根据洛伦兹力定律，当带电粒子在磁场中运动时，会受到一个垂直于其速度方向且大小与速度、电荷量和磁场强度有关的力。

洛伦兹力的公式可以表示为：F = qvBsinθ，其中F是洛伦兹力的大小，q是电荷量，v是电荷的速度，B是磁场的强度，θ是速度和磁场的夹角。

洛伦兹力的方向垂直于速度和磁场的平面，并遵循左手螺旋定则。

当速度与磁场平行或反平行时，洛伦兹力为零；而当速度与磁场垂直时，洛伦兹力达到最大值。

洛伦兹力在许多领域都有着广泛的应用。

在粒子物理学中，加速器通过电磁铁产生磁场，通过对带电粒子施加洛伦兹力来加速粒子。

在药物输送和生物学研究中，利用洛伦兹力可以对带电颗粒进行操控和定位。

三、安培力与洛伦兹力的关系安培力和洛伦兹力在形式上非常相似，但它们的作用对象不同。

安培力作用于电流所携带的电荷，而洛伦兹力则作用于运动的电荷。

高二物理磁场专题讲义2——安培力与洛伦兹力

第二讲安培力与洛伦兹力专题知识梳理一、安培力定义：通电导线在磁场中所受的力。

大小：1、磁场与电流垂直时，F=BIL2、磁场与电流平行时，F=03、磁场与电流成b角时，F=BILsin b理解：1、公式适用于匀强磁场，若为非匀强，则需要用到积分。

2、公式中的夹角为磁场与导线的夹角。

3、磁场有垂直电流方向的分量才对电流产生力的作用，平行电流方向对电流不产生力的作用。

因此，如果知道一段导线的受力，我们只可以确定磁场垂直电流方向的分量，换句话说，我们只可以确定场强的最小值。

4、对于一段导线有效长度的确定。

直导线：本身长度*sin b（磁场与导线的夹角）弯曲导线：在导线所在平面垂直于磁场方向的前提下，有效长度为两端点的连线。

例：5、对于闭合线圈，其有效长度一定为0。

因此，对于完全处于匀强磁场中的闭合线圈，其所受的磁场力合力一定为零。

方向：左手定则（判断磁场方向——右手、判断受力方向——左手）同时垂直与电流方向和磁场方向。

注意：不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力方向总垂直与电流方向与磁场方向决定的平面。

二、洛伦兹力定义：运动电荷在磁场中所受的力。

大小：1、v//B或v=0时，F=0。

2、v垂直于B时，F=qvb。

3、v与B的夹角为ɑ时，F=Bqvsin ɑ。

4、B、ɑ、v均为粒子运动过程中的瞬时量。

方向：1、使用左手定则进行判定（判断磁场用右手，判断受力用左手）。

2、四指指向一定是正电荷的运动方向，是负电荷的反方向。

（四指指向电流方向）。

3、洛伦兹力的方向和电荷运动方向与磁场方向都垂直（不做功）。

理解：1、洛伦兹力与速度成正比，并且与速度的方向有关，同样的速度，垂直磁场入射的时候，洛伦兹力最大。

2、洛伦兹力始终和速度方向垂直，根据W=FSsinɑ，ɑ=90知，W=0。

也就是说洛仑兹力始终不做功。

3、做功为0，根据功能关系，能量不改变，洛伦兹力不改变速度的大小。

由牛顿第一定律，力可以改变物体运动状态，洛伦兹力改变速度大小。

例析安培力做功的三种情况

例析安培力做功的三种情况安培力（Ampere's force）是指电流元在磁场中所受的力，根据它与移动的电荷之间的相互作用关系，可以得出安培力做功的三种情况。

第一种情况是电流在匀强磁场中做功。

当一个直导线细节中有电流通过时，将会受到一个由磁场产生的力。

根据洛伦兹力定律，电流元受到的力与电流元长度及其方向、磁场强度以及电流元所在的位置有关。

若电流元的长度与磁场强度和电流元所在位置之间的夹角为90度，那么电流元所受的安培力与电流元平行，做的功为0。

若电流元的长度与磁场强度和电流元所在位置之间的夹角为0度或180度，即电流元与磁场平行或反平行，那么电流元所受的安培力将垂直于电流元，与电流元的长度相同，所做的功也就不为0。

第二种情况是两平行直导线之间的相互作用。

当两平行直导线中分别有电流通过时，它们之间会受到相互作用力。

根据安培定律，如果两导线中的电流方向相同，它们之间的磁场方向相同，那么两导线之间将会是一个斥力，反之则是引力。

当两导线之间有相互斥力时，它们之间的功是正的，而当有相互引力时，它们之间的功是负的。

第三种情况是螺线管中的电流做功。

螺线管是一种线圈，其中有电流通过。

当螺线管中有电流通过时，它会受到一个由磁场产生的力。

根据洛伦兹力定律，螺线管中电流元所受的力与电流元长度及其方向、磁场强度以及电流元所在的位置有关。

和第一种情况类似，螺线管中电流元所受的安培力与电流元平行或反平行时做的功为0，垂直于电流元时才有功。

在上述三种情况中，安培力做功的大小和方向取决于电流元的位置、磁场强度以及电流元的方向。

当电流元和磁场之间的夹角为0度或180度时，安培力做功为最大值；当夹角为90度时，安培力做功为0。

同时，功的正负由电流元之间的相对位置和方向决定，当两导线之间有相互斥力时，功为正，反之为负。

安培力做功的三种情况展示了电流元在磁场中受力并进行功的过程。

这些情况在电磁感应、电磁铁以及其他与磁场有关的应用中具有重要意义，加深了我们对安培力的理解和应用。

高中物理安培力与洛伦兹力

高中物理安培力与洛伦兹力安培力和洛伦兹力，说起来其实挺有意思的，听着有点复杂，实际上一点也不难。

你想想啊，生活中我们天天都在接触这些力。

比如你玩过电磁铁吧？它就是基于安培力的原理。

洛伦兹力呢，也是无处不在的，不信你摸摸手机里的电流，或者你坐地铁的时候，电磁铁都在默默发挥作用。

这些力跟我们日常生活息息相关，所以咱们今天就来轻松聊聊这些力，看看到底有多神奇。

先来说说安培力。

安培力其实就是电流通过导体时，导体在磁场中受到的力。

大家学过磁场的定义吧，反正就是那些看不见摸不着的东西，它们环绕在电流周围，电流在磁场中走动，就像是一只小船在水面上漂荡。

如果没有这些磁场的“推动”，小船可就不太动了。

你看过电流通过导体的时候，导体会被磁场推着走吧？这就是安培力在作怪。

它的大小和电流的强度、导体的长度以及磁场的强度有关系。

简单来说，电流强一点，导体越长，磁场越强，力就越大。

就像你用一根铁丝，电流很强，周围有强大的磁场，那这根铁丝就会有一种“趁势而动”的感觉，瞬间就被“甩”出去。

哇，想想是不是有点酷？安培力的方向呢，倒也不复杂。

我们可以用著名的右手定则来判断：把右手的四指指向电流的方向，掌心朝向磁场的方向，最后大拇指指的方向，就是力的方向。

就像你抓住一个东西，手指指向电流，掌心指向磁场，最后“咻”一声，那个力就像风一样刮到你身上。

是不是很有画面感？你在用力推一辆车的时候，车轮也会受力，前进的方向其实就可以想象成是这种感觉。

再来聊聊洛伦兹力。

这个名字听起来挺高深的，其实它就是一种总的力的表现。

你也许会想，啥是“总的力”？没错，洛伦兹力其实是电荷在电场和磁场中受的综合作用力。

当电荷在电场和磁场中运动时，这两个场的力量会一起作用在电荷上，最终把它推向一个特定的方向。

你可以把电荷想象成小小的粒子，它在电场和磁场中跑来跑去，电场负责“吸引”，磁场负责“推动”。

这俩场一起作用，电荷就像一个迷失方向的小球，滚来滚去，不知道跑哪里去。

浅谈安培力和洛伦兹力的关系

浅谈安培力和洛伦兹力的关系作者：吕超来源：《中国科技博览》2014年第27期[摘要]安培力是电流在磁场中受到的磁场力，洛伦兹力是动电荷在磁场中受到的磁场力，从“大量动电荷形成电流”的观点来看，这二力必然有本质的联系。

本文研究了安培力的形成机制，得到了“碰撞观点错误，霍尔电场观点正确”的结论。

[关键词]安培力，洛伦兹力，霍尔电场力，碰撞观点，霍尔电场观点。

中图分类号：P319.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0010-02安培力（简称安力）是电流（载流导体）在磁场中受到的磁场力，一个电流元在磁场中受到的安力。

⊥，⊥。

方向和导体速度方向是任意的，所以安力能对电流做功。

洛伦兹力（简称洛力）是动电荷在磁场中受到的磁场力，一个电荷量、速度的动电荷在磁场中受到的洛力。

⊥，所以洛力不能对动电荷做功，洛力只能改变动电荷的速度方向和动量方向，不能改变其速率、动量值和动能。

金属导体是由不动的带正电原子实构成的晶格结构，其间充满着运动的带负电自由电子，金属导体的电流是大量自由电子作定向运动形成的。

在磁场中，每个动电子都要受到洛力作用，洛力是磁场对动电荷的微观磁场力；每个电流都要受到安力作用，安力是磁场对电流的宏观磁场力；从“大量动电荷形成电流”的观点来看，这二力必然有本质的联系。

一、用碰撞观点解释安力的形成机制遇到的矛盾。

用碰撞观点解释安力的形成机制是：金属导体中作定向运动的自由电子，在磁场作用下作侧向移动时，不断地和原子实相碰撞，通过碰撞，每个动电子把受到洛力作用而获得的动量，以冲量形式传递给原子实，原子实就构成金属导体，作用在全部动电子上的微观洛力矢量和，就形成作用在电流上的宏观安力。

1、从洛力公式出发推导出安力公式。

本文把金属导体推广为一般导体（简称导体），结论具有更普遍的意义。

导体是由不动的带电晶格离子和运动的带异性电载流子所构成，导体的电流是大量载流子作定向运动形成的。

如图所示，假设一段长度、截面积的电流，单位体积（）内有个载流子，每个载流子所带电量均为，则内全部正载流子数个。

2024年浅谈安培力和洛伦兹力的关系

2024年浅谈安培力和洛伦兹力的关系1. 安培力与洛伦兹力的定义安培力，又称磁场对电流的作用力，是描述电流在磁场中所受力的物理量。

根据安培定律，当一根导线中流过电流时，它会在其周围产生磁场。

若该导线处于另一个磁场中，导线所受的力即为安培力。

安培力的大小与电流强度、导线长度、导线与磁场的夹角以及磁场强度有关。

洛伦兹力，是描述电荷在电磁场中受力的物理量。

根据洛伦兹力定律，当电荷在电磁场中移动时，它会受到一个与速度方向和磁场方向都垂直的力。

这个力即为洛伦兹力。

洛伦兹力的大小与电荷量、电荷速度、电荷与磁场的夹角以及磁场强度有关。

2. 安培力与洛伦兹力的关系安培力与洛伦兹力之间存在着紧密的联系。

首先，从宏观角度来看，安培力可以视为洛伦兹力的一个特例。

当导线中流过电流时，可以将其看作是大量电荷定向移动的结果。

这些电荷在移动过程中受到洛伦兹力的作用，而导线所受的合力即为安培力。

因此，安培力是洛伦兹力在宏观尺度上的表现。

其次，从微观角度来看，洛伦兹力是安培力的基础。

安培力描述了电流在磁场中的受力情况，而电流本身是由电荷的运动产生的。

洛伦兹力作为描述单个电荷受力的物理量，为安培力的存在提供了微观解释。

3. 安培力与洛伦兹力的应用安培力和洛伦兹力在物理学、工程学和日常生活中都有着广泛的应用。

在电动机、发电机和变压器等电磁设备中，安培力和洛伦兹力是实现电能与机械能相互转换的关键。

例如，在电动机中，电流在磁场中受到安培力的作用，从而驱动电动机的转动。

而在发电机中，机械能驱动导体在磁场中运动，产生感应电流，实现机械能向电能的转换。

此外，在粒子加速器、核磁共振成像（MRI）等高科技领域，洛伦兹力也发挥着重要作用。

在粒子加速器中，通过调整磁场强度和方向，可以控制带电粒子的运动轨迹，从而实现粒子的加速和聚焦。

在MRI中，利用洛伦兹力对核磁共振信号进行空间编码，从而获取人体内部结构的图像。

4. 安培力与洛伦兹力的比较安培力与洛伦兹力在定义和应用上虽然有所区别，但它们在本质上都是描述电荷或电流在电磁场中所受力的物理量。

洛仑磁力永不做功,安培力是它的合力,为什么可以做功Microsoft Word 文档

洛仑磁力永不做功，安培力是它合力，为什么可以做功呢？首先可以分析一下安培力成因。

电子在磁场中运动时会有一个F=eV×B力（这里符号F、V、B均是矢量），此力便是洛伦兹力，它及运动方向垂直，即及电子位移方向垂直，由W=F×S可知此力不会做功，不会改变电子速度大小，但会改变电子运动方向。

安培力并不是洛伦兹力合力，而是作用于电子上霍尔效应产生电场提供力反作用力宏观表现，它不是由磁场提供。

由于导线中电子在偏转时候会受到导线边缘晶格约束使之不偏转，因而电子就会给导线一个反作用力，这个反作用力宏观变现就是安培力，它能使导线侧向运动。

具体是这样产生：置于磁场中通电导线，其电子在电源电动势作用下沿导线轴线运动，由于处于磁场中，因此就会受到上述洛伦兹力F=eV×B，这个作用力会使电子沿导线轴线运动同时向导线一侧运动，但是由于导线直径是有限，当电子漂移到导线边缘时候，其侧向运动就被晶格挡住了，电子就会在导线边缘聚集（这就是所谓霍尔效应），聚集在导线一侧电荷会产生一个及洛伦兹力方向垂直电场，这个电场大小满足Ee=F=eV×B，将电子受到洛伦兹力平衡掉，从而电子不再产生偏转。

就是说电子通过导线时，会受到洛伦兹力及霍尔效应电场力以及电源电动势三重作用，霍尔效应电场力是由导线提供，所以导线就会受到电子反作用力；对于每一个电子，提供反作用力为f=Ee=F=eV×B，，导线中电流微观表达式为I=n*e*s*V，n表示导线中电子数体密度，e表示电子电量，s表示导线横截面积，V表示电子运动速度，，所以对于长为L导线受到合力就为∑f=n*s*L*f=n*s*L*eV×B=I*L×B，当磁场及导线垂直时就是F’=ILB，这就是通常用安培力表达式。

知道这些之后理解安培力可以做功就不困难了。

洛伦兹力本身并没有不会做功这种属性，判断一个力是否做功，要看它方向及位移方向夹角。

浅谈安培力和洛伦兹力的关系

浅谈安培力和洛伦兹力的关系安培力和洛伦兹力都是电磁力的一种，它们都是描述电荷之间相互作用的力。

虽然它们都是与电磁场有关，但安培力是一种没有电场参与的力，而洛伦兹力则同时依赖于电场和磁场的存在。

在本文中，我们将对安培力和洛伦兹力的关系进行浅谈。

首先，我们来看安培力。

安培力是由两个电流之间相互作用的力，它是垂直于两个电流之间连线的力。

例如，当两根电线平行并且传输电流时，它们就会相互作用，产生一个力，这就是安培力。

根据安培力的定义，我们可以知道安培力与电流的大小直接相关，而与电流的方向、电场或磁场的方向无关。

其数学表达式为F=ILBsinθ，其中F是安培力，I是电流的大小，L是两根电线之间的距离，B是磁场的大小，θ是电流和磁场夹角。

接下来，我们来看洛伦兹力。

洛伦兹力是一个电荷感受到的力，它是电荷在电场和磁场中运动时所受到的力。

洛伦兹力的方向垂直于电场和磁场的方向。

根据洛伦兹力的定义，我们可以知道洛伦兹力与电荷的大小、电场的大小和方向、磁场的大小和方向都相关。

其数学表达式为F=q(E+v*B)，其中F是洛伦兹力，q是电荷的大小，E是电场的大小和方向，v是电荷的速度，B是磁场的大小和方向。

当电流在磁场中运动时，它会产生一个洛伦兹力，即为所谓的安培力。

安培力就是洛伦兹力的一种特殊情况，它是由电流和磁场之间的相互作用所产生的力。

当电流在引起磁场时，该磁场对电流的运动就会产生一个洛伦兹力，这个力恰好与电流和磁场之间的相互作用一样大小和方向，这就是安培力。

通过以上分析，我们可以得出结论：安培力和洛伦兹力是密不可分的两个概念，它们相互依存，相互补充。

安培力是一种特殊情况下的洛伦兹力，而洛伦兹力则包含了整个电场和磁场的影响。

不过需要注意的是，安培力只有在存在电流的情况下才会发生作用，而洛伦兹力则可以理解为一种电磁作用力。

因此，我们可以说安培力是由洛伦兹力导出的一种特殊性质。

总之，安培力和洛伦兹力都是电磁场中的一种力，它们之间密不可分，共同描述了电荷之间相互作用的特点。

安培力与洛伦兹力的关系辨析

安培力与洛伦兹力的关系辨析高中物理教材里，关于安培力和洛伦兹力的关系，只有一句模糊而笼统的话：“安培力是洛伦兹力的宏观表现”，老师们在教学中往往只是稍微解读了一下：“洛伦兹力是安培力的微观本质”。

可是，聪敏的学生总是能够把握住老师教学中的自相矛盾之处——我们都知道洛伦兹力是不做功的，可是电动机模型里安培力做正功，发电机模型里安培力做负功，这如何与“安培力是洛伦兹力的宏观表现”或“洛伦兹力是安培力的微观本质”相协调呢？实际教学中，很多老师对此也没有深入的建模分析，遇到这种“钻牛角尖”的学生，往往也就束手无策。

下面，笔者通过建立模型，结合高中物理中常见的情景，来对“安培力与洛伦兹力的关系”做一仔细的辨析。

一、静止通电导体棒如图所示，一根通有恒定电流的直导体棒垂直磁感线放在某匀强磁场中，其内自由电荷（假设为正电荷）在电场力的驱动下沿着导体棒定向移动，平均速度为v 1，则每个自由电荷都受到垂直v 1的洛伦兹力作用，安培力就是这些洛伦兹力的宏观表现：111F Nf nLS qv B nqSv LB ILB ==⋅=⋅=当然，这一分析还是粗糙的，实际上，自由电荷在洛伦兹力作用下，会在导体棒内发生偏转侧移，从而使导体棒左右两侧带上等量异种电荷，形成霍尔电场，这个霍尔电场对自由电荷产生向左的电场力，电场力与洛伦兹力平衡时，自由电荷不再侧移，其定向移动速度才平行于导体；所谓安培力，其实质是这个电场力的反作用力——自由电荷对左右两侧异种电荷的反作用力，这个力就可能使导体棒向右运动。

二、运动的通电导体棒如图所示，若导体棒在安培力的驱动下发生了侧移（电动机模型），即具有了向右的速度v 2，则电荷定向移动的速度将是v 1和v 2的矢量和：12v v v =+ ，其所受洛伦兹力f qv B =⨯ 垂直v ，可将其沿导体和垂直导体分解为f 1和f 2，有121212()f qv B q v v B qv B qv B f f =⨯=+⨯=⨯+⨯=+ ，则11f qv B =⨯ 、22f qv B =⨯ 。

浅谈安培力与洛伦兹力的做功问题

浅谈安培力与洛伦兹力的做功问题
刘夫;魏新才
【期刊名称】《中学生数理化：学研版》
【年(卷),期】2016(000)007
【摘要】带电粒子在磁场中做圆周运动时,由左手定则可知,粒子所受洛伦兹力总是与运动方向相垂直,所以洛伦兹力不对粒子做功。

然而安培力是洛伦兹力的宏观表现,那么我们不禁要问：为什么洛伦兹力不做功,而安培力却可以做功呢？要想解释这个问题就需要我们假定一个情景来详细分析两者的区别和联系了。

【总页数】1页(P67-67)
【作者】刘夫;魏新才
【作者单位】四川成都航天中学高2014级19班
【正文语种】中文
【中图分类】G633.7
【相关文献】
1.浅谈安培力与洛伦兹力的做功问题 [J], 刘夫
2.浅谈洛伦兹力和安培力 [J], 楚延华
3.如何培养高中生的创新思维能力——以安培力和洛伦兹力教学为例 [J], 刘畅
4.安培力与洛伦兹力 [J], 肖伟华;冯梦;闫冰
5.巧用GeoGebra构建安培力与洛伦兹力的模型 [J], 邓思佳;沈璐;付丽萍
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