作业帮72、洛仑兹力不做功洛仑兹力不做功,其宏观表现安培力却做功?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/10 02:40:10
72、洛仑兹力不做功洛仑兹力不做功,其宏观表现安培力却做功?
72、洛仑兹力不做功
洛仑兹力不做功,其宏观表现安培力却做功?
72、洛仑兹力不做功洛仑兹力不做功,其宏观表现安培力却做功?
以导线垂直于磁感线方向放置,在外力作用下切割磁感线产生电动势为例（任意画一种情况即可）,根据右手定则,可画出磁场,导线,电流的三者关系,这个过程中电荷在空间中的轨迹是一条与导线方向成角度的斜线（类似于运动的合成与分解中的小船过河）,其所受洛伦兹力方向可根据左手定则判断为与实际轨迹方向垂直（显然是不做功的）,也与导线成一定的角度,而且,洛伦兹力一定可以分解成沿电流正向和沿导线运动反向的两个分力,其效果分别为产生电动势和阻碍导线的宏观运动,前者为电场力,后者就是平时所说的安培力,这两个力对分别做正功和负功,代数和就是洛伦兹力做工,我们前面说了,洛伦兹力与电荷运动方向垂直,所以是不做功的,而洛伦兹力的分力之一,安培力确实是做负功的.
同理可以论证通电导线在磁场中受运功时洛伦兹力不做功,安培力做正功,电场力做负功的情况.
与磁场有关的应该是安培力和洛伦兹力.
关于洛伦兹力做功与否,按照功的微积分形式定义,dW=F*dS=F·v·dt(其中F、S和V都是矢量）而洛伦兹力的定义式是F=qvB方向与V垂直,就是说F与V时刻是垂直的,那么其数量积也是0.就是说洛伦兹力任何时候都不可能做功.
安培力是洛伦兹力的一个分力.想象一下在导线里有无数自由电子,通电后他们开始定向移动.这时,他们会受到洛伦兹力的作用,沿垂直速度方向产生一个加速度,那么每个电子都具有相同的加速度,宏观上便表现为产生了一个安培力,方向垂直于电流方向（即电子初始时刻的速度方向）.具有加速度后,若此时导线在此加速度的作用下开始移动,则电子对地的速度不再是电流方向,而是在垂直于电流方向有一个分量,那么洛伦兹力也改变方向,与现在的对地速度垂直.但是此时安培力的方向没有改变,仍然垂直于电流方向.将洛伦兹力沿安培力方向做正交分解,于是此时安培力作为洛伦兹力的一个分力做正功,洛伦兹力的另一个分力做正功.他们的合力并不做功
分析如下：在两条平行导轨上架一个金属棒，再与电源（下面为正极）构成回路，则在金属棒中出现了电流，假设此区域中有垂直纸面向上的磁场，根据左手定则，可能判断出金属棒会向右运动，如下面的简图所示：
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分析如下：在两条平行导轨上架一个金属棒，再与电源（下面为正极）构成回路，则在金属棒中出现了电流，假设此区域中有垂直纸面向上的磁场，根据左手定则，可能判断出金属棒会向右运动，如下面的简图所示：
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在上图中，安培力对金属棒做功，表现为金属棒在通电后会向右运动。
对金属棒做微观解剖，在金属棒中有很多自由电子，在电场力的作用下，从上向下运动，形成了电流，这些电子在洛仑兹力的作用下，会发生各右的偏转，洛仑兹力对电子不做功，但是电子向右的偏转运动，会产生电子不断的从左向右对原子（包括核及核外的非自由电子）的撞击，这些撞击使构成金属棒的原子有向右的运动（或起动趋势），它的宏观表现就是金属棒向右运动。由此分析可以看出洛仑兹力对电子不做功，但安培力（洛仑兹力的宏观表现）并不是对自由电子做功，而是对金属棒做功，两个力的做功对象不同，所以在微观上，洛仑兹力不做功，而在宏观上，安培力做功。
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