洛伦兹力不能做功 安培力怎么做功?

2024-11-19 阅读 11
更新于 2024年11月21日
洛伦兹力不做功,是因为被作用的带电粒子是自由的,它在磁场里可以到处乱跑,洛伦兹力稍微作用在它身上它就转弯,像一个滑不溜秋的泥鳅,永远抓不住找不到着力点。
而安培力,是无数个洛伦兹力的集合,但这些洛伦兹力的作用对象不是自由的带电粒子,而是被限制在导线里。这样的电子,受到安培力后,不能随意转向。它们在洛伦兹力的作用下不断的冲击导线的侧壁,就形成了安培力,还会推动导线运动,就是安培力做功了。
带电粒子是否自由,是关键!
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安培力是洛伦兹力的宏观表现没错,但是“安培力是洛伦兹力的合力”仅在通电导线静止时成立。
一旦通电导线切割磁感线运动,导线中的电荷除了沿导线运动,还将跟随导线一起运动,合速度不再沿导线,也就导致洛伦兹力不再垂直于导线。
但安培力一定是垂直于导线的。所以此时的安培力不再是所有洛伦兹力的合力,而是洛伦兹力垂直于导线的分力的合力。
从能量转化的角度讲,以电动机为例,洛伦兹力垂直于导线的分力做正功,使得机械能增加,平行于导线的分力做负功(电路中的非静电力,形成反电动势)使得电能减少。总的来说,洛伦兹力做的总功为0,但作为媒介,将电能转化为机械能。