洛伦兹力和安培力的关系比较与应用

冷文文

摘 要：本文首先探讨了当导体切割磁感线时，导体中的自由电荷在微观中的表现，由此从微积分的思想角度了推出安培力，得到洛伦兹力与安培力在宏观与微观上的关系；然后根据自由电荷的不同分力做功，分析了洛伦兹力不做功，而安培力做功的结论；最后根据动能定理，能量守恒方面得出了安培力做功的大小与焦耳热的关系，并通过列举有关安培力和洛伦兹力方面的问题，证明分析出来的结论，由此延伸得出了安培力在磁场中做负功，并有动生电动势产生时，等于回路中的总焦耳热的结论。最后总结了解决洛伦兹力在磁场中的应用问题的方法。

关键词：安培力；洛伦兹力；霍尔效应；动生电动势

洛伦兹力和安培力的学习是高中阶段非常重要的知识点之一。按照教材选修3-1磁场这一章节的内容，我们知道安培力是通电导线在磁场中所受到的力，而洛伦兹力是自由电荷在磁场中移动时所受到的力。洛伦兹力是安培力的微观本质的体现，而安培力是洛伦兹力的宏观表现。因为很多人都知道电流是电荷定向运动时所形成的，就自然而然的認为安培力实际上是形成电流的电荷在磁场中受到的洛伦兹力的总和。这真是这样的吗？

安培力能够在磁场中做功，而洛伦兹力却不会做功。而这似乎与第一个结论有些矛盾，而这些究竟是怎么一回事呢？下面就让我们一起去探索讨论吧。

1 洛伦兹力和安培力的关系

5 结论

综上所述，我们发现，安培力实际上是导体中自由电荷在运动时，受到洛伦兹力分力的总和，并不是洛伦兹力的合力。因此，可说安培力的微观是洛伦兹力，但是不能说洛伦兹力的宏观是安培力。洛伦兹力不做功，而安培力是要做功的，也可以说洛伦兹力分力的在宏观上是要做功的，且安培力在做负功时会等于其产生的焦耳热，而前提则是导体回路中有动生电动势产生。通过对两力之间的深层次的讨论，可以让高中生对二者力理解得更加透彻，在处理问题的过程中，也会更加容易掌握解题的思路。

参考文献：

[1]关六三.安培力与洛伦兹力关系的讨论.黄河水利职业技术学院学报，1999.6.

[2]李万金.论安培力与洛伦兹力的关系.沈阳建筑工程学院学报，1995.1.

[3]刘文芳，孙启美.安培力与洛伦兹力的关系.1984.

[4]郑尚明.浅谈洛伦兹力和安培力.新教育时代，2015.11.

[5]杨蕾.洛伦兹力的宏观表现.中国电力教育，2008.

[6]艾彤，陈青梅，邢红军.安培力微观机制的研究，2012.6.

[7]高中物理教材选修3-1.

[8]高中物理教材·考试知识资源库.