梁從麗

運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的力稱(chēng)為洛倫茲力，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力稱(chēng)為安培力，這兩個(gè)力分別從微觀和宏觀兩個(gè)方面闡述了磁對(duì)電的力的作用，既有區(qū)別，又有聯(lián)系。

一、洛倫茲力

1.洛倫茲力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。洛倫茲力的公式為F=qvB。在國(guó)際單位制中，洛倫茲力的單位是牛頓，符號(hào)是N。洛倫茲力的特點(diǎn)是：方向總與運(yùn)動(dòng)方向垂直；洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功（有束縛時(shí)，洛倫茲力的分力可以做功，但其總功一定為零）；洛倫茲力不改變運(yùn)動(dòng)電荷的速率和動(dòng)能，只能改變電荷的運(yùn)動(dòng)方向使之偏轉(zhuǎn)。

2.洛倫茲力方向的判斷：將左手?jǐn)偲?，讓磁感線穿過(guò)手掌心，四指表示正電荷運(yùn)動(dòng)方向，則和四指垂直的大拇指所指方向即為洛倫茲力的方向。

注意：運(yùn)動(dòng)電荷是正的，大拇指的指向即為洛倫茲力的方向；反之，如果運(yùn)動(dòng)電荷是負(fù)的，仍用四指表示電荷運(yùn)動(dòng)方向，那么大拇指的指向的反方向?yàn)槁鍌惼澚Ψ较颉Ａ硪环N對(duì)負(fù)電荷應(yīng)用左手定則的方法是認(rèn)為負(fù)電荷相當(dāng)于反向運(yùn)動(dòng)的正電荷，即用四指表示負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么大拇指的指向就是洛倫茲力方向。

例1圖1是表示磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向v和磁場(chǎng)對(duì)電荷作用力f的相互關(guān)系圖像，其中正確的是（B、v、f兩兩垂直）（）。

解析：根據(jù)洛倫茲力方向的判斷規(guī)則，伸出左手并將手掌攤平，讓磁感線穿過(guò)手掌心，四指表示正電荷運(yùn)動(dòng)方向，則和四指垂直的大拇指所指方向即為洛倫茲力的方向。A圖中，四指水平向左，因?yàn)檫@是負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，此時(shí)洛倫茲力豎直向上，正確；同理，B圖中四指豎直向下，此時(shí)洛倫茲力水平向左，正確；C圖中四指穿過(guò)紙面向外，此時(shí)洛倫茲力水平向左，正確；D圖中四指豎直向上，洛倫茲力穿過(guò)紙面向里，錯(cuò)誤。答案為ABC。

點(diǎn)評(píng)：由左手定則可知四指指示正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，當(dāng)負(fù)電荷在運(yùn)動(dòng)時(shí)，四指指示的方向應(yīng)與負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向相反。

圖2

例2如圖2所示，MN表示真空室中垂直于紙面放置的感光板，它的一側(cè)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一個(gè)電荷量為q的帶電粒子從感光板上的狹縫O處以垂直于感光板的初速度v射入磁場(chǎng)區(qū)域，最后到達(dá)感光板上的P點(diǎn)。經(jīng)測(cè)量P、O間的距離為l，不計(jì)帶電粒子受到的重力。求：

點(diǎn)評(píng)：本題屬于直接應(yīng)用洛倫茲力計(jì)算公式解答的問(wèn)題，要注意的是，本題還涉及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，分析清楚粒子剛剛進(jìn)入磁場(chǎng)恰好做圓周運(yùn)動(dòng)，才知l就是該圓直徑。

二、安培力

1.安培力是磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力。通有電流為I、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中受到的安培力大小F=ILBsinθ，其中θ為電流方向與磁場(chǎng)方向間的夾角。

例3如圖3所示，用兩根相同的細(xì)繩水平懸掛一段均勻載流直導(dǎo)線MN，電流I方向從M到N，繩子的拉力均為F。為使F=0，可以做的是（）。

A.加水平向右的磁場(chǎng)

B.加水平向左的磁場(chǎng)

C.加垂直紙面向里的磁場(chǎng)

D.加垂直紙面向外的磁場(chǎng)

解析：要使繩子的拉力變?yōu)榱悖由洗艌?chǎng)后，應(yīng)使導(dǎo)線所受安培力等于導(dǎo)線的重力，由左手定則可判斷，所加磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直紙面向里，導(dǎo)線所受安培力向上。答案為C。

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于安培力的方向判斷，我們除運(yùn)用左手定則外，還可以運(yùn)用力的平衡來(lái)進(jìn)行輔助判斷。

例4如圖4所示，導(dǎo)線ab固定，導(dǎo)線cd與ab垂直且與ab相隔一段距離并可以自由移動(dòng)， 試分析導(dǎo)線cd的運(yùn)動(dòng)情況。

解析：首先分析固定導(dǎo)線ab的磁感線的分布情況，如圖5所示（用安培定則），然后再用左手定則分析導(dǎo)線cd在磁場(chǎng)中的受力方向，可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線cd兩側(cè)的部分所受安培力F分別如圖中所示，所以導(dǎo)線cd將沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，仔細(xì)留意一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線cd轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩者的電流就有同向的成分，而同向電流相互吸引，所以導(dǎo)線cd在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要向?qū)Ь€ab平移。

在白亮環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作的人，視網(wǎng)膜和虹膜都會(huì)受到程度不同的損害。換言之，眼睛酸澀疲勞，其中很可能有辦公環(huán)境的一份“功勞”。

點(diǎn)評(píng)：導(dǎo)線cd邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊受到吸引力，且隨著轉(zhuǎn)動(dòng)角度的增大，所受吸引力增大。轉(zhuǎn)動(dòng)和吸引是同時(shí)發(fā)生的，一轉(zhuǎn)動(dòng)就有吸引力，并不是轉(zhuǎn)動(dòng)以后才受到吸引力。

實(shí)際上，不論是電流與電流的作用還是電流與磁體的作用，如果發(fā)生這種轉(zhuǎn)動(dòng)（在磁場(chǎng)力作用下，不是外力作用下），其轉(zhuǎn)動(dòng)的必然結(jié)果是相互吸引，這是由能量守恒所決定的。利用這一特點(diǎn)，可快速判斷此類(lèi)問(wèn)題。

三、洛倫磁力與安培力的聯(lián)系與區(qū)別

1.洛倫茲力與安培力的聯(lián)系。

（2）洛倫茲力是微觀形式，安培力是宏觀表現(xiàn)。洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。安培力的實(shí)質(zhì)是形成電流的定向移動(dòng)的電荷所受洛倫茲力的合力。磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，這是從實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)論。同樣，當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)平行時(shí)不受洛倫茲力作用，也是從實(shí)驗(yàn)觀察中得知的。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)平行時(shí)，電荷的定向移動(dòng)方向也與磁場(chǎng)方向平行，所受洛倫茲力為零，它們的合力安培力也為零。

2.洛倫茲力與安培力的區(qū)別。

（1）盡管安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但也不能認(rèn)為定培力就簡(jiǎn)單地等于所有定向移動(dòng)電荷所受洛倫茲力的和，一般只有當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)才能這樣認(rèn)為。

（2）盡管洛倫茲力和安培力的方向都由左手定則判定，但它們又是有區(qū)別的。安培力方向判定的左手定則中，四指指向電流方向；而洛倫茲力方向判定的左手定則卻是四指指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向，負(fù)電荷受力與正電荷受力方向相反。

（3）洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷恒不做功，安培力卻可以做功。洛倫茲力不做功是因?yàn)榱Φ姆较蚺c粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，

（責(zé)任編輯張巧）