安培力總等于電子所受洛侖茲力的合力嗎？

張德才

摘 要：金屬導(dǎo)體在磁場(chǎng)中靜止時(shí)，其所受安培力等于所有自由電子受到的洛侖茲力的合力；當(dāng)金屬導(dǎo)體不平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受安培力不等于所有自由電子受到的洛侖茲力的合力。

關(guān)鍵詞：安培力；洛侖茲力；合力

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）7（S）-0042-2

金屬導(dǎo)體是由帶負(fù)電的自由電子和帶正電的金屬離子組成，金屬離子的空間點(diǎn)陣形成“骨架”，而電子在“骨架”中自由運(yùn)動(dòng)。

1 金屬導(dǎo)體靜止在磁場(chǎng)中

如圖1所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的金屬導(dǎo)體靜止在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，電子的電荷量為q。導(dǎo)體中通入電流I，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的速度為v1?！肮羌堋敝袔д姷慕饘匐x子沒有定向運(yùn)動(dòng)，不受洛侖茲力。

導(dǎo)體中電子所受洛侖茲力的合力F'=Nf1=nSLqv1B=BIL=F，即導(dǎo)體受到的安培力等于所有自由電子受到安培力的合力。

2 金屬導(dǎo)體不平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)

但是，自由電子所受的洛侖茲力是與定向移動(dòng)速度v1對(duì)應(yīng)的f1=qv1B和與隨導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度v2對(duì)應(yīng)的f2=qv2B的合力，f1的方向與導(dǎo)體受到的安培力F的方向相同，f2的方向與導(dǎo)體受到的安培力F的方向垂直。若我們考慮導(dǎo)體中所有帶電粒子受到的洛侖茲力的話，導(dǎo)體中除自由電子受到洛侖茲力外，帶正電的金屬離子由于隨金屬導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)有相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度v2，也要受到洛侖茲力在作用，其大小為f'2=qv2B，方向跟自由電子所受洛侖茲力的分力f2方向相反。對(duì)整個(gè)導(dǎo)體來說，自由電子受到的洛侖茲力的分力f2與金屬離子受到洛侖茲力f'2抵消，導(dǎo)體受到的安培力F等于所有自由電子所受的與定向移動(dòng)速度v1對(duì)應(yīng)的洛侖茲力的合力。

綜上所述，當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)，其所受安培力等于所有自由電子受到的洛侖茲力的合力；當(dāng)導(dǎo)體不平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受安培力不等于所有自由電子受到的洛侖茲力的合力，而等于金屬中所有自由電子和金屬離子受到洛侖茲力的合力，或等于所有自由電子受到的與定向移動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的洛侖茲力的合力。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖忠福.例析洛侖茲力的分解問題[J].物理教學(xué)探討，2010，（7）：50.

[2]錢澤儀.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生看磁場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)換及培力與洛侖茲力的關(guān)系[J].物理教學(xué)探討，2010，（1）：76.

（欄目編輯 羅琬華）

摘 要：金屬導(dǎo)體在磁場(chǎng)中靜止時(shí)，其所受安培力等于所有自由電子受到的洛侖茲力的合力；當(dāng)金屬導(dǎo)體不平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受安培力不等于所有自由電子受到的洛侖茲力的合力。

關(guān)鍵詞：安培力；洛侖茲力；合力

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）7（S）-0042-2

金屬導(dǎo)體是由帶負(fù)電的自由電子和帶正電的金屬離子組成，金屬離子的空間點(diǎn)陣形成“骨架”，而電子在“骨架”中自由運(yùn)動(dòng)。

1 金屬導(dǎo)體靜止在磁場(chǎng)中

如圖1所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的金屬導(dǎo)體靜止在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，電子的電荷量為q。導(dǎo)體中通入電流I，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的速度為v1?！肮羌堋敝袔д姷慕饘匐x子沒有定向運(yùn)動(dòng)，不受洛侖茲力。

導(dǎo)體中電子所受洛侖茲力的合力F'=Nf1=nSLqv1B=BIL=F，即導(dǎo)體受到的安培力等于所有自由電子受到安培力的合力。

2 金屬導(dǎo)體不平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)

但是，自由電子所受的洛侖茲力是與定向移動(dòng)速度v1對(duì)應(yīng)的f1=qv1B和與隨導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度v2對(duì)應(yīng)的f2=qv2B的合力，f1的方向與導(dǎo)體受到的安培力F的方向相同，f2的方向與導(dǎo)體受到的安培力F的方向垂直。若我們考慮導(dǎo)體中所有帶電粒子受到的洛侖茲力的話，導(dǎo)體中除自由電子受到洛侖茲力外，帶正電的金屬離子由于隨金屬導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)有相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度v2，也要受到洛侖茲力在作用，其大小為f'2=qv2B，方向跟自由電子所受洛侖茲力的分力f2方向相反。對(duì)整個(gè)導(dǎo)體來說，自由電子受到的洛侖茲力的分力f2與金屬離子受到洛侖茲力f'2抵消，導(dǎo)體受到的安培力F等于所有自由電子所受的與定向移動(dòng)速度v1對(duì)應(yīng)的洛侖茲力的合力。

綜上所述，當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)，其所受安培力等于所有自由電子受到的洛侖茲力的合力；當(dāng)導(dǎo)體不平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受安培力不等于所有自由電子受到的洛侖茲力的合力，而等于金屬中所有自由電子和金屬離子受到洛侖茲力的合力，或等于所有自由電子受到的與定向移動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的洛侖茲力的合力。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖忠福.例析洛侖茲力的分解問題[J].物理教學(xué)探討，2010，（7）：50.

[2]錢澤儀.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生看磁場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)換及培力與洛侖茲力的關(guān)系[J].物理教學(xué)探討，2010，（1）：76.

（欄目編輯 羅琬華）

摘 要：金屬導(dǎo)體在磁場(chǎng)中靜止時(shí)，其所受安培力等于所有自由電子受到的洛侖茲力的合力；當(dāng)金屬導(dǎo)體不平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受安培力不等于所有自由電子受到的洛侖茲力的合力。

關(guān)鍵詞：安培力；洛侖茲力；合力

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）7（S）-0042-2

金屬導(dǎo)體是由帶負(fù)電的自由電子和帶正電的金屬離子組成，金屬離子的空間點(diǎn)陣形成“骨架”，而電子在“骨架”中自由運(yùn)動(dòng)。

1 金屬導(dǎo)體靜止在磁場(chǎng)中

如圖1所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的金屬導(dǎo)體靜止在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，電子的電荷量為q。導(dǎo)體中通入電流I，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的速度為v1?！肮羌堋敝袔д姷慕饘匐x子沒有定向運(yùn)動(dòng)，不受洛侖茲力。

導(dǎo)體中電子所受洛侖茲力的合力F'=Nf1=nSLqv1B=BIL=F，即導(dǎo)體受到的安培力等于所有自由電子受到安培力的合力。

2 金屬導(dǎo)體不平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)

但是，自由電子所受的洛侖茲力是與定向移動(dòng)速度v1對(duì)應(yīng)的f1=qv1B和與隨導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度v2對(duì)應(yīng)的f2=qv2B的合力，f1的方向與導(dǎo)體受到的安培力F的方向相同，f2的方向與導(dǎo)體受到的安培力F的方向垂直。若我們考慮導(dǎo)體中所有帶電粒子受到的洛侖茲力的話，導(dǎo)體中除自由電子受到洛侖茲力外，帶正電的金屬離子由于隨金屬導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)有相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度v2，也要受到洛侖茲力在作用，其大小為f'2=qv2B，方向跟自由電子所受洛侖茲力的分力f2方向相反。對(duì)整個(gè)導(dǎo)體來說，自由電子受到的洛侖茲力的分力f2與金屬離子受到洛侖茲力f'2抵消，導(dǎo)體受到的安培力F等于所有自由電子所受的與定向移動(dòng)速度v1對(duì)應(yīng)的洛侖茲力的合力。

綜上所述，當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)，其所受安培力等于所有自由電子受到的洛侖茲力的合力；當(dāng)導(dǎo)體不平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受安培力不等于所有自由電子受到的洛侖茲力的合力，而等于金屬中所有自由電子和金屬離子受到洛侖茲力的合力，或等于所有自由電子受到的與定向移動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的洛侖茲力的合力。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖忠福.例析洛侖茲力的分解問題[J].物理教學(xué)探討，2010，（7）：50.

[2]錢澤儀.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生看磁場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)換及培力與洛侖茲力的關(guān)系[J].物理教學(xué)探討，2010，（1）：76.

（欄目編輯 羅琬華）