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洛伦兹力与安培力的关系

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:2238    更新时间:2019-11-20
安培力是作用在自由电子上洛伦兹力的宏观表现。如图,考虑一段长度为Δl的金属导线,它放置在垂直纸面向内的磁场中。设导线中通有电流I,其方向向上。
洛伦兹力与安培力的关系 
          
从微观的角度看,电流是由导体中的自由电子向下作定向运动形成的。设自由电子的定向运动速度为u,导体单位体积内的自由电子数为(自由电子数密度)n,每个电子所带的电量为-e。所以根据电流的定义: 。由于这里电子的定向速度u与磁感应强度B垂直,所以,每个电子由于定向运动受到的洛伦兹力为f=euB。 虽然这个力作用在金属内的自由电子上,但是自由电子不会越出金属导线,它所获得的冲量最终都会传递给金属的晶格骨架。宏观上看来将是金属导线本身受到这个力。整个长度为Δl的这段导线的体积为SΔl,其中包含自由电子的总数为nSΔl,每个电子受力f=euB,所以这段导线最终受到的总力为F=nSΔleuB=B(enSu) Δl。而I=enSu,所以F=BIΔl。这正好是安培力。
Tags:洛伦兹力,安培力,关系  
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