洛倫茲力和安培力的關系比較與應用

冷文文

摘 要：本文首先探討了當導體切割磁感線時，導體中的自由電荷在微觀中的表現，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系；然后根據自由電荷的不同分力做功，分析了洛倫茲力不做功，而安培力做功的結論；最后根據動能定理，能量守恒方面得出了安培力做功的大小與焦耳熱的關系，并通過列舉有關安培力和洛倫茲力方面的問題，證明分析出來的結論，由此延伸得出了安培力在磁場中做負功，并有動生電動勢產生時，等于回路中的總焦耳熱的結論。最后總結了解決洛倫茲力在磁場中的應用問題的方法。

關鍵詞：安培力；洛倫茲力；霍爾效應；動生電動勢

洛倫茲力和安培力的學習是高中階段非常重要的知識點之一。按照教材選修3-1磁場這一章節的內容，我們知道安培力是通電導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的體現，而安培力是洛倫茲力的宏觀表現。因為很多人都知道電流是電荷定向運動時所形成的，就自然而然的認為安培力實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系

5 結論

綜上所述，我們發現，安培力實際上是導體中自由電荷在運動時，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，且安培力在做負功時會等于其產生的焦耳熱，而前提則是導體回路中有動生電動勢產生。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：

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[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.