洛侖茲力的本質(zhì)探究和應(yīng)用

《洛侖茲力的本質(zhì)探究和應(yīng)用》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、洛倫茲力的本質(zhì)探究及應(yīng)用摘要：本文在分析比較前人對洛倫茲力認(rèn)識的基礎(chǔ)之上，經(jīng)過多次對洛倫茲力的研究及翻閱多本關(guān)于洛倫茲力的書,對洛倫茲力性質(zhì)的不足之處，推導(dǎo)過程，做功情況及作用效果，以及洛倫茲力與相關(guān)力的比較分析等方面進(jìn)行了補(bǔ)充說明，再總結(jié)運(yùn)用洛倫茲力的有關(guān)解題方法與步驟，最后利用洛倫茲力的知識解答相關(guān)例題，以此對洛倫茲力的本質(zhì)及應(yīng)用進(jìn)行詮釋。關(guān)鍵字：洛倫茲力；電場力；安培力；帶電粒子；磁場0緒論關(guān)于洛倫茲力的本質(zhì)這個話題有很多人已經(jīng)去研究過，其中寫得最全面的是贠紅燕的《怎樣正確理解洛倫茲力》這一文。該文中提到洛倫茲力是磁場對運(yùn)動電荷的力，屬于場力性質(zhì),是宇宙中萬有引力、電磁力、強(qiáng)

2、力、弱力這四種基本作用力中的電磁力,它是由磁場傳遞作用的。且洛倫茲力是一個矢量,是它的標(biāo)量式,角度的一個重要意義就是反應(yīng)了各矢量間方向的關(guān)系,式中θ是兩矢量間的角度,就反應(yīng)了力的大小與兩矢量方向間的具體關(guān)系[1]。但是這一文也有不足之處，很多觀點只給出了結(jié)論，沒寫出得出結(jié)論的過程，及怎樣有效地和相關(guān)力（安培力，電場力等）分開記憶并合理利用它來求解相關(guān)知識的習(xí)題等問題。本文就從這些問題入手，先分析總結(jié)前人的不足，提出自己的見解，再分析總結(jié)洛倫茲力，最后合理利用相關(guān)知識求解洛倫茲力的相關(guān)習(xí)題入手。對洛倫茲力進(jìn)行了一個全面的闡述。1前人對洛倫茲力本質(zhì)的分析1.1洛倫茲力的來歷及大小荷蘭物

3、理學(xué)家洛倫茲（1853－1928）首先提出了運(yùn)動電荷產(chǎn)生磁場和磁場對運(yùn)動電荷有作用力的觀點，為紀(jì)念他，人們稱這種力為洛倫茲力。其表達(dá)式為：。電磁場與帶電物質(zhì)之間有密切的聯(lián)系，其表現(xiàn)在：靜止電荷Q受到靜電場作用力為,而對于粒子電荷為q，速度為v的單個帶電粒子來說，受到的電磁場的作用力為，則對帶電粒子的系統(tǒng)來說，所受電磁場的作用力為：。這公式稱為洛倫茲力公式，適用于任意運(yùn)動的帶電粒子[2]。1.2洛倫茲力的定義在電磁學(xué)中，洛倫茲力F為磁場對運(yùn)動電荷q的作用力，即運(yùn)動電荷在磁場中所受到的力稱為洛倫茲力。其矢量式式中v是電荷的運(yùn)動速度。在中學(xué)物理中，一般考慮電荷的運(yùn)動速度與磁場方向垂直(電

4、荷的運(yùn)動速度與磁場方向平行時，垂直方向無磁感應(yīng)強(qiáng)度分量，則所受洛倫茲力0)的情況。11所以上式變?yōu)?，可見洛倫茲力只改變電荷速度v的方向，而不改變其大小，即洛倫茲力永遠(yuǎn)不會對運(yùn)動電荷做功[3]。1.3洛倫茲力的性質(zhì)洛倫茲力是磁場對運(yùn)動電荷的力，屬于場力性質(zhì)，是宇宙中萬有引力、電磁力、強(qiáng)力、弱力這四種基本作用力中的電磁力，是由磁場傳遞作用的。洛倫茲力是一個矢量規(guī)律，它的矢量表達(dá)式為，是它的標(biāo)量式，角度θ的一個重要意義就是反應(yīng)了各矢量間方向的關(guān)系，式中θ是兩矢量間的角度，就反應(yīng)了力的大小與兩矢量方向間的具體關(guān)系。當(dāng)θ=90°即垂直時，有為最大的式子。以下是洛倫茲力的性質(zhì)特征：(1)在國際

5、單位制中，洛倫茲力的單位是牛頓，符號是N。(2)洛倫茲力方向總與運(yùn)動方向垂直。(3)洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功（在無束縛情況下）。(4)洛倫茲力不改變運(yùn)動電荷的速率和動能，只能改變電荷的運(yùn)動方向使之偏轉(zhuǎn)[4]。1.4洛倫茲力的產(chǎn)生條件及方向判斷有運(yùn)動電荷q，運(yùn)動粒子的速度不為零且速度方向不與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行時即受到洛倫茲力，而受到電場力的條件為必須有電場及電荷Q。伸開左手，四指并攏且與大拇指在同一個平面，讓磁感線垂直穿過手掌心，四指指向正電荷的運(yùn)動方向，則和四指垂直的大拇指所指方向即為洛倫茲力的方向。但須注意，運(yùn)動電荷是正的，大拇指的指向即為洛倫茲力的方向。反之，如果運(yùn)動電荷是負(fù)的，仍用

6、四指表示電荷運(yùn)動方向，那么大拇指的指向的反方向為洛倫茲力方向。另一種對負(fù)電荷應(yīng)用左手定則的方法是認(rèn)為負(fù)電荷相當(dāng)于反向運(yùn)動的正電荷，用四指表示負(fù)電荷運(yùn)動的反方向，那么大拇指的指向就是洛倫茲力方向。洛倫茲力的方向既垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，又垂直于運(yùn)動電荷速度的方向，即洛倫茲力總是垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度和運(yùn)動電荷速度所在的平面。1.5洛倫茲力的力方向與磁場方向的關(guān)系洛倫茲力的力方向與場方向的關(guān)系是洛倫茲力的方向垂直于磁場強(qiáng)度方向，且洛倫茲力的方向垂直于速度方向，與電荷的電性無關(guān)。2對前人觀點的補(bǔ)充與說明以上是前人對洛倫茲力性質(zhì)的說法，我認(rèn)為還有其不足之處，經(jīng)過多次對洛倫茲力的研究及翻閱多本關(guān)于

7、洛倫茲力的書，我從洛倫茲力的性質(zhì)入手，分別從它的性質(zhì)不足之處；推導(dǎo)過程；洛倫茲力做功情況；以及洛倫茲力與相關(guān)力（安培力，電場力）的比較分析中更全面的概述了洛倫茲力的本質(zhì)。2.1洛倫茲力的性質(zhì)11電流的本質(zhì)是電荷的定向運(yùn)動，從而有可能通過大量的實驗證實帶電粒子的運(yùn)動既要激發(fā)磁場，又要接受磁場的作用。為了定量的研究磁場，這可從靜電場的定義取得借鑒。之前用對靜電場下了定義。這樣定義的之所以能夠反映靜電場的性質(zhì)，是因為庫倫定律保證：若位于場點P的靜止試探電荷從q改為kq，則它