18.2磁场对运动电荷的作用力

前面我们介绍了磁场对通电导线有作用力，我们把这个作用力称为安培力，同时，我们又知道，电荷的定向移动形成电流，那么，磁场对于运动的电荷是不是也有力的作用？如果有的话，那么，磁场对运动电荷的作用力与磁场对通电导线的作用力之间是什么关系呢？

实验表明，磁场对于运动的电荷是有力的作用的力我们称为洛伦兹力。

大家可以想象下，通电导线中有许多定向移动的电荷，那么，磁场对于这些电荷的洛伦兹力的宏观表现就是我们前序介绍的安培力。

所以，我们说安培力是洛伦兹力的宏观表现。

判断洛伦兹力的方向与判断安培力的方向类似，我们也用左手定则，具体来说就是：

伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且与手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷的移动方向或者负电荷的移动的反方向，那么，大拇指的指向就是磁场对于该运动电荷的洛伦兹力的方向。

那么，接下来我们来推导洛伦兹力的计算公式。

既然洛伦兹力的宏观表现是安培力的，我们能不能利用安培力的计算公式，来推导洛伦兹力的计算公式呢？答案是可以的，具体如下。

假设，导线内部电荷的定向移动的速度是v，单位体积内的带电粒子数为n，导体的横截面积为S，导体内带电粒子的电荷量为q，那么，我们计算下，导体内的电流I。

根据，电流的计算公式：

I=Q/t，Q是时间t内通过横截面积S的电荷量。

根据题目中给出的条件，在时间t内通过横截面积S的电荷量Q为：

Q=nvtSq

所以，导线内的电流为：

I=Q/t=nvSq，

那么，我们先求出这段时间内，长度为vt的导线所受到的安培力F安。

F安=BIL=BnvSq*vt

长度vt内的带电粒子数为：nSvt。

那么，每个带电粒子所受到的力为F，则：

F=F安/nSvt=Bqv

上式就是运动电荷q在磁场中的受到的洛伦兹力的计算公式。

最后说明一点，当运动电荷的运动方向与磁感应强度的方向平行时，洛伦兹力为零。当运动电荷的运动方向与磁感应强度的方向成θ角时，洛伦兹力的大小为Qqvsinθ。

由左手定则知道，运动电荷所受到的洛伦兹力一直与运动电荷的速度方向垂直，洛伦兹力对运动电荷一直不做功。

下一篇文章我们讲介绍运动电荷在磁场中的运动规律。

以上就是磁场对运动电荷的作用力即洛伦兹力的介绍，供大家学习和参考。