洛伦兹力的所有公式(洛伦兹力怎么算)

导语：洛伦兹力的本质及计算公式

洛伦兹力指运动电荷在磁场中所受到的力。

荷兰物理学家洛伦兹首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪念他，人们称这种力为洛伦兹力。

普遍认为洛伦兹力的公式为 F=qvB 适用条件：磁场是匀强磁场，v与B方向垂直。

（ F是洛伦兹力， q是带电粒子的电荷量， v是带电粒子的速度， B是磁感应强度）

人们说“洛伦兹力定律是一个基本公理，不是从别的理论推导出来的定律，而是由多次重复完成的实验所得到的同样的结果。”

我对洛伦兹力的公式F=qvB并不认同，解释如下：

自然界中有四种基本作用力——万有引力、电磁力、强力、弱力。我把它们统一为两种——万有引力和电磁力。（强力和弱力都是万有引力和电磁力共同作用的结果。）洛伦兹力是电磁力。

磁感应强度B在数值上等于垂直于磁场方向长1 m，电流为1 A的直导线所受磁场力的大小。

电子管发射电子，电子垂直进入磁场，电子管对电子做的功是U·I·t （即电压乘以电流乘以时间）。

电流I的定义是：单位时间内通过的电荷量叫做电流。即I=q/t （q表示电荷量）

设电子管发射电子的总时间是1秒钟。

原洛伦兹力的公式是F=qvB ，q表示电荷量，现在让电荷量q变为原来的2倍，I=q/t ，则电流变为原来的2倍。电流I=U/R，电流等于电压除以电阻。电子管的电阻没变，电流变为原来的2倍，只能是因为电压变为了原来的2倍。电子管做的功w=U·I·t，电压、电流都变为原来的2倍，则电子管做的功w是原来的4倍。

又：电子管做的功w=每个电子的动能×电子总数量

电荷量变为原来的2倍，即电子总数是原来的2倍。电子管做的功w是原来的4倍，说明每个电子的动能变为了原来的2倍。

每个电子的动能=1/2·m·v^2 （m表示一个电子的质量，v表示电子的速度），电子的质量m是不会变的，所以（v^2 ）的值是原来的2倍，则v的值变为原来的√2倍 。

所以当入射电子的电荷量变为原来2倍的时候，每个入射电子的速度变为原来的√2倍。

当入射电子的电荷量变为原来n倍的时候，每个入射电子的速度变为原来的√n 倍。

洛伦兹力当然与入射电子的数量成正比，即与入射电子的电荷量成正比，但洛伦兹力不与入射电子的速度成正比。

在相等的距离，入射电子的速度越快，受到的洛伦兹力越小。（洛伦兹力的方向与入射电子运动的方向垂直。）

举个例子：在下雨天，一个人要跑过100米的距离，他奔跑的速度越快，落到他身上的雨点越小，他受到雨点的撞击力越小；他奔跑的速度越慢，落到他身上的雨点越多，他受到的雨点的撞击力越大。

所以入射电子的速度越快，受到的洛伦兹力越小。洛伦兹力与入射电子的速度成反比。

所以洛伦兹力公式应改写为 F =（q/v）·B

即洛伦兹力与入射的带电粒子的电荷量成正比，与入射的带电粒子的速度成反比。

计算洛伦兹力还可以用下面的方法。如图：

入射电子在洛伦兹力作用下做抛物线运动，入射距离为s1，入射速度为v1，偏移距离为s2，侧向的速度是v2。受到的洛伦兹力是F。入射和偏移所用的时间是相等的。

所以 s1/s2 = v1/v2

电子管发射电子，对电子做的总功为1/2·m·v1^2 ×电子数量 。

洛伦磁力F对电子做的总功是 1/2·m·v2^2 ×电子数量。两者电子数量相等。

两者的比是1/2·m·v1^2 ÷（1/2·m·v2^2 ）

，即等于（v1/v2）^2 。

（v1/v2）^2 = （s1/s2）^2

所以1/2·m·v1^2 ÷ （s1/s2）^2 =

1/2·m·v2^2

即电子发射管对电子做的总功除以

（s1/s2）^2 等于洛伦兹力F对电子做的总功。

洛伦兹力对电子做的总功又等于洛伦兹力F乘以s2。

所以F·s2=1/2·m·v1^2 ÷（s1/s2）^2

所以洛伦兹力F的计算公式是

F=1/2·m·v1^2 ÷（s1/s2）^2 ÷s2

洛伦兹力F的计算公式又可写成下列这样

F=U·I·t ÷（s1/s2）^2 ÷s2

（U表示入射电子受到的电压，I表示入射电子的电流，t表示入射电子用的总时间）

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