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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 理论物理&天文 » 【讨论】电磁学的两个问题
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liuhaitang

铜虫 (小有名气)

[交流] 【讨论】电磁学的两个问题

关于电磁学有几两个问题一直不太明白，在网络上也找不到答案，现在贴出来希望虫友们帮助解惑:
     1、安培力和洛仑兹力的关系
     这个问题网络上有大约5种解释，大致有以下三种观点
（1）安培力是宏观，洛仑兹力是微观，大量的洛仑兹力直接构成安培力
问题：安培力做功，洛仑兹力不做功
（2）洛仑兹力使导线中自由电荷运动，自由电荷撞击导线表面产生安培力     
问题：自由电荷撞击导线表面，分子撞击产生热量，实验中并未观察到
（3）洛仑兹力使导线中自由电荷运动，电荷在导线表面聚积，形成霍尔电场，安培力是自由电荷或者固定电荷所受霍尔力的合力
问题：这种解释能解释安培力做功洛仑兹力不做功的问题，但是安培力可以改变导线动量的大小，洛仑兹力不能，霍尔力属于导线内力，也不能改变导线动量大小。
大家都肯定安培力是由洛仑兹力引起的，但具体过程很难说。
      2、麦克斯韦理论的核心之一变化的磁场产生电场，但是导体棒切割磁感线时感应电动式与感应电流如何形成？

[ Last edited by liuhaitang on 2009-3-10 at 08:43 ]
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信赖神，不要在外在中寻找，他从内里来。
1楼 2009-03-08 21:58:47
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mozhui

（1）洛伦兹力是作用在电子上的，其对电子并不作功，作用是改变电子的运动方向使之与导体碰撞，进而将电子的动量传递到导线上，所以其实质上起到一种转换能量的作用，而这种转换的宏观表现就是安培力，并不存在作功上的矛盾。
（2）实际的导体中这种碰撞肯定会产生热量，所以加上磁场后导线的电阻会变大（磁阻），请你说一个“没观察到这种热量”的实验
（3）见（1），安培力改变导线的动量正是由于洛伦兹力带来的动量转移而造成的
总之，安培力来源于洛伦兹力，就是洛伦兹力所引起的电子对导线的碰撞的统计结果。并且，作为一种粗糙但直观的证明，利用j=nqv也可以从洛伦兹力公式导出安培力公式。
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9楼2009-03-12 14:00:30
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GrasaVampiro

专家顾问 (职业作家)

微信XGBerlin

优秀版主
★ ★
ddx-k(金币+2,VIP+0):谢谢o(∩_∩)o... 3-9 19:00
Lorentz力是带电粒子在电磁场中的受力
F=qE+qvxB
Lorentz力密度
f=rouE+jxB
x表示叉乘

Anpere力就是
带电流的导线在磁场中的受力
F_A=B x I
x表示叉乘

网上很多东西本来就是copy加paste，除此之外无需脑子，如果你也跟着断章取义，或者至少在引用的时候，只能更加莫衷一是

问2
"麦克斯韦理论的核心之一变化的磁场产生电场"
变磁生电是Faraday电磁感应定律的说法
后半问，你再自己思考一下吧

学而不思则罔啊
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从此不问江湖事
2楼2009-03-09 05:38:31
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liuhaitang

铜虫 (小有名气)
★
dawnlight(金币+1,VIP+0):欢迎常来 3-10 09:11
GrasaVampiro 兄回复我看了，但是并没有回答Lorentz力和Anpere力的关系，仍然感谢GrasaVampiro 兄。
其实第二个问题和第一个问题本质上是有联系的，只要知道Lorentz力和Anpere力的关系，就能解答。
关于Lorentz力和Anpere力的关系并非是我跟着网络文章断章取义，而是着实令人疑惑，现在我是一名高中物理教师，Lorentz力和Anpere力的关系这个问题，至少我在高中教材和大学教材（赵凯华先生和陈熙谋先生的《电磁学》）上都没有令人满意的结果，希望能和GrasaVampiro 兄继续作深层次的讨论。
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信赖神，不要在外在中寻找，他从内里来。
3楼2009-03-10 08:55:50
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sciencegreen

银虫 (小有名气)
★ ★ ★
zt970831(金币+3):感谢您的交流
补充一下，nqv=I
n为带电粒子密度，q为粒子电荷量，v为电荷移动速度

1 首先呢，电场驱动电荷运动，一大堆电荷形成电流。
其次，单个带点粒子受lorentz力，导线中大量带电粒子整体就表现为安培力，磁场是不会做功的。宏观上导线的动量的变化来自于微观带电粒子的动量。
如果楼主还有兴趣的话，看看电动力学，你会发现电磁场也是有动量的。

2 导线中的粒子随着导线一起在磁场中做切割运动，产生速度，而这些粒子有电荷，那么受到lorentz力（用右手定则），然后正负电荷向相反方向跑去，聚集在导线两端，形成感应电动势。
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4楼2009-03-10 12:10:37
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