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        洛倫茲力和安培力的關(guān)系比較與應(yīng)用

        2019-10-14 12:01:36冷文文
        科技風(fēng) 2019年1期
        關(guān)鍵詞:安培力

        冷文文

        摘 要:本文首先探討了當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線時,導(dǎo)體中的自由電荷在微觀中的表現(xiàn),由此從微積分的思想角度了推出安培力,得到洛倫茲力與安培力在宏觀與微觀上的關(guān)系;然后根據(jù)自由電荷的不同分力做功,分析了洛倫茲力不做功,而安培力做功的結(jié)論;最后根據(jù)動能定理,能量守恒方面得出了安培力做功的大小與焦耳熱的關(guān)系,并通過列舉有關(guān)安培力和洛倫茲力方面的問題,證明分析出來的結(jié)論,由此延伸得出了安培力在磁場中做負(fù)功,并有動生電動勢產(chǎn)生時,等于回路中的總焦耳熱的結(jié)論。最后總結(jié)了解決洛倫茲力在磁場中的應(yīng)用問題的方法。

        關(guān)鍵詞:安培力;洛倫茲力;霍爾效應(yīng);動生電動勢

        洛倫茲力和安培力的學(xué)習(xí)是高中階段非常重要的知識點(diǎn)之一。按照教材選修3-1磁場這一章節(jié)的內(nèi)容,我們知道安培力是通電導(dǎo)線在磁場中所受到的力,而洛倫茲力是自由電荷在磁場中移動時所受到的力。洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)的體現(xiàn),而安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。因?yàn)楹芏嗳硕贾离娏魇请姾啥ㄏ蜻\(yùn)動時所形成的,就自然而然的認(rèn)為安培力實(shí)際上是形成電流的電荷在磁場中受到的洛倫茲力的總和。這真是這樣的嗎?

        安培力能夠在磁場中做功,而洛倫茲力卻不會做功。而這似乎與第一個結(jié)論有些矛盾,而這些究竟是怎么一回事呢?下面就讓我們一起去探索討論吧。

        1 洛倫茲力和安培力的關(guān)系

        5 結(jié)論

        綜上所述,我們發(fā)現(xiàn),安培力實(shí)際上是導(dǎo)體中自由電荷在運(yùn)動時,受到洛倫茲力分力的總和,并不是洛倫茲力的合力。因此,可說安培力的微觀是洛倫茲力,但是不能說洛倫茲力的宏觀是安培力。洛倫茲力不做功,而安培力是要做功的,也可以說洛倫茲力分力的在宏觀上是要做功的,且安培力在做負(fù)功時會等于其產(chǎn)生的焦耳熱,而前提則是導(dǎo)體回路中有動生電動勢產(chǎn)生。通過對兩力之間的深層次的討論,可以讓高中生對二者力理解得更加透徹,在處理問題的過程中,也會更加容易掌握解題的思路。

        參考文獻(xiàn):

        [1]關(guān)六三.安培力與洛倫茲力關(guān)系的討論.黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,1999.6.

        [2]李萬金.論安培力與洛倫茲力的關(guān)系.沈陽建筑工程學(xué)院學(xué)報,1995.1.

        [3]劉文芳,孫啟美.安培力與洛倫茲力的關(guān)系.1984.

        [4]鄭尚明.淺談洛倫茲力和安培力.新教育時代,2015.11.

        [5]楊蕾.洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).中國電力教育,2008.

        [6]艾彤,陳青梅,邢紅軍.安培力微觀機(jī)制的研究,2012.6.

        [7]高中物理教材選修3-1.

        [8]高中物理教材·考試知識資源庫.

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