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电与磁
磁场对运动电荷的作用力-洛伦兹力
日期:
2024-01-08 21:05
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磁场对运动电荷的作用力-洛伦兹力
实验表明,电子束受到磁场的力的作用,径迹发生了弯曲。运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力(Lorentzforce)。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。运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方 向,与运动方向和磁感应强度的方向都垂直。洛伦兹力的方向可以依照左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四 个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心垂直进入,并使四指指向正电荷运动的方向,这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向(图1.2-2)。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反 ![图片](/uploads/2024-01/image_20240108bd60403.png) ## 洛伦兹力的大小 导线中电流的方向与磁场的方向垂直时, 安培力的大小为 $F=I l B$ 。这种情况下, 导线中电荷定向运动的方向也与磁场的方向垂直。既然安培力是洛伦兹力的宏观表现, 那么我们是否可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式? 电荷量为 $q$ 的粒子以速度 $v$ 运动时, 如果速度方向与磁感应强度 $B$ 的方向垂直 (图 1.2-4), 那么粒子受到的洛伦兹力为 ![图片](/uploads/2024-01/image_202401080e314a5.png) $$ F=q v B $$ 式中力 $F$ 、磁感应强度 $B$ 、电荷量 $q$ 、速度 $v$ 的单位分别为牛顿 $(\mathrm{N})$ 、特斯拉 $(\mathrm{T})$ 、库仑 $(\mathrm{C})$ 、米每秒 $(\mathrm{m} / \mathrm{s})$ 。 仿照上节对于安培力大小的讨论可以知道, 在一般情况下, 当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为 $\theta$ 时 (图 1.2-5), 电荷所受的洛伦兹力为 $$ F=q v B \sin \theta $$ ## 电子束的磁偏转 洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直, 当粒子在磁场中运动时, 因受到洛伦兹力的作用, 就会发生偏转。显像管电视机 (图 1.2-6) 中就应用了电子束磁偏转的原理。 显像管中有一个电子枪, 工作时它能发射高速电子。撞击苂光屏, 就能发光。可是, 很细的一束电子打在苂光屏上只能使一个点发光, 要使整个若光屏发光, 就要靠磁场来使电子束偏转了。
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磁场对通电导线的作用力-安培力
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