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電荷中的三種“力”

科技綠洲 ? 來源:電工知庫 ? 作者:電工知庫 ? 2023-09-20 16:07 ? 次閱讀

一、庫侖力

1、帶電體可看作是由許多點電荷構成的,每一對靜止點電荷之間的相互作用力遵循庫侖定律(法國物理學家庫侖于1785年發現),稱為庫侖力,又稱靜電力。

2、庫侖力是以電場為媒介傳遞的,即帶電體在其周圍產生電場,電場對處于其中的另一帶電體施以作用力,且兩個帶電體受到的庫侖力相等。

3、影響庫侖力的因素有電荷量、兩電荷之間的距離、帶電體的形狀、大小、電荷分布情況等。

4、庫侖力的方向為沿兩帶電體中心線,同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引。

5、庫侖力的計算公式是F=kq1q 2 /r^2^,式中:

F為庫侖力,N;

k為庫侖常量;

q 1 、q2為帶電粒子的電荷量,C;

r為兩個帶電體之間的距離,m。

二、洛倫茲力

1、運動電荷在磁場中受到的作用力,稱為洛倫茲力。荷蘭物理學家洛倫茲首先提出了運動電荷產生磁場和磁場對運動電荷有作用力的觀點,為紀念他,人們稱這種力為洛倫茲力。

2、洛侖茲力既垂直于磁場方向又垂直于電荷運動方向,即垂直于磁場B和電荷運動速度v所決定的平面。洛侖茲力的方向可根據左手定則判定:伸開左手,使大拇指與其余四指垂直且在同一個平面內,讓磁力線從手掌心穿入,四指指向正電荷的運動方向,則大拇指所指方向即為洛倫茲力的方向。但必須注意:若運動電荷是正的,大拇指指向即為洛倫茲力的方向。反之,如果運動電荷是負的,仍用四指表示電荷運動方向,則大拇指指向的反方向為洛倫茲力的方向。

3、洛倫茲力的計算公式是f=qvBsinθ。式中:

f為電荷受到的洛倫茲力,N;

q為帶電粒子的電荷量,C;

v為帶電粒子的運動速度,m/s;

B為均勻磁場的磁感應強度,T;

θ為v與B的夾角。

4、洛倫茲力不做功是因為洛倫茲力的方向始終與電荷的運動方向垂直,根據功的公式W=FScosθ,θ=90°時,W=0。

三、安培力

1、安培力是指通電導線在磁場中受到的作用力。它是由法國物理學家安培首先通過實驗確定的。安培力是洛倫茲力的宏觀表現,洛倫茲力是安培力的微觀本質。

2、安培力既垂直于磁場方向又垂直于電流方向,即垂直于B和I所決定的平面。安培力的方向可根據左手定則判定:伸開左手,使大拇指與其余四指垂直且在同一個平面內,讓磁力線從手掌心穿入,四指指向電流方向,則大拇指所指方向就是安培力的方向。

3、電流為I、長為L的直導線,在勻強磁場B中受到的安培力大小為:F=BILsinα,式中:

F為導體受到的安培力,N;

B為均勻磁場的磁感應強度,T;

I為導體中的電流強度,A;

L為導體在磁場中的長度,m;

α為導體與磁力線的夾角;

4、安培力實質上是形成電流定向移動的電荷所受洛倫茲力的合力。當電流方向與磁場方向平行時,電荷的定向移動方向也與磁場方向平行,所受洛倫茲力為零,其合力安培力也為零。當電流方向與磁場方向垂直時,電流受到的安培力最大,為F=BIL。

5、安培力是與導線中的電流方向垂直,與導線的運動方向并不一定垂直,一般遇到的情況大多是在同一直線上的,所以安培力做功不為零。

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