洛倫茲力做功特點應用探析

白嘉

【摘 要】眾人皆知，由于洛倫茲力同運動電荷的速度方向一直保持垂直狀態從而對運用電荷永遠都不做功。針對“洛倫茲力做不做功”這一問題的相關文獻有許多，最后大都以永不做功為結論。此文首先分析了洛倫茲力做功的特點，然后依據其特點對一些問題展開了分析，最后又分析了洛倫茲力不做功應用時容易產生的錯誤。

【關鍵詞】洛倫茲力；做功；特點；應用；錯誤

洛倫茲力的概念可以劃分為兩種，第一個是指在電磁場內，運動電荷所承受的電場力和磁場力的矢量和；第二個是指在磁場內，運動電荷所受的力，便是磁場對運動電荷的作用力。通常情形下，人們所說的洛倫茲力是第二種。關于洛倫茲力的公式，表示為F=QvB。第一個提出洛侖磁力的觀點的人是洛倫茲，他在一八九五年創造出經典電子論的時候，作為基本假定而提出的，之后被眾多的實驗結果所證實。他是一名物理學家來自于荷蘭，之所以命名為“洛倫茲力”也是為了紀念他。

一、洛倫茲力做功的特點

在任何時間里，洛倫茲力都垂直于速度方向，洛倫茲力不做功于帶電粒子，它僅僅是能夠令帶電粒子的運動發生變化，不能夠令帶電粒子的速率以及動能發生變化。

二、依據洛倫茲力的做功特征，運用“能”的觀點對問題進行解決

在復合場當中，帶電粒子進行繁復的曲線運動的時候，如若不關乎到求時間的問題，一般情況下能夠從能的角度出發，有助于問題的有效解決。

例1：如圖所示，粒子的質量是m，帶電量是+q，從兩個平行電極板的正中心位置與磁場的方向相垂直，用速度是v飛入，已經給出兩個平行電極板之間的距離是d，磁感應的強度是B，這個時候，粒子正好可以直線穿越磁場與電場的范疇（忽略重力），現在增加磁感應的強度到某一個數值，那么它便會降到電極板之上，求：粒子降落到極板上的動能。

解析：材料當中設立了兩個物理情境，起初是粒子選擇器模型，在粒子所受的洛倫茲力和電場力是相等的時候，就是qvB=Eq，粒子不會發生偏轉；當增大磁感應強度到某一數值之后，洛倫茲力比電場力要大，粒子開始往下偏轉，然而不是類平拋運動，由于洛倫茨磁的方向不是恒定的，它是始終有變化的，不可以使用運動的合成及分解處理，而且也不是圓周運動，在進行處理時從力與運動的方向出發并不容易，可以依據洛倫茲力不做功這一特征，在處理時采用“能量觀點”。在這一系列的過程當中，電場力做功是，將末動能設為Ek，運用動能定理可列方程：，解得.

三、洛倫茲力不做功應用情況下容易產生的錯誤分析

1.洛倫茲力不做功，然而能夠引發其余的力做功發生改變

例如：如圖所示，粗劣的傾斜平面上端有一個物體，它帶正電荷，它從上端運動到底部所用的速度是v，如果再增加一個磁場，這個磁場與紙面互垂并且指向讀者，那么物體運動至底部的速度將會大于v，小于v或是與v相等還是不能明確？

錯解：與v相等。

解析：之所以做錯是因為一些學生以為洛倫茲力不做功所以就會覺得等于v，實際上，即使洛倫茲力不做功，然而伴隨物體與磁場相垂往下運動，如果加上磁場，便會令彈力小于沒有加上磁場的時候，滑動摩擦力以及運動到底部的摩擦力做功變小，那么運動到底部的動能增加，速率也就變大，所以速度比v大。

2.洛倫茲力不做功并不是不令物體的運動情況轉變

例如：如上圖所示，用水平速度v0將一個小球在豎直絕緣的平面上拋下去（小球帶有正電），降落到了地面上的位置A處，如果加上一個與平面相垂直方向向內的勻強磁場，那么小球的降落位置是依舊在A處，還是在A的左邊或右邊，或者是不能明確？

錯解：依舊在A處。

解析：之所以做錯的原因是許多學生以為洛倫茲力不做功，不會令小球的運動情況發生變化，所以依舊會落至A處。實際上，即使洛倫茲力不做功，還會可以令小球運動狀態發生改變，能夠轉變速度的方向，球體在做曲線的運動的過程當中任何一個地點的受力現象如下圖所示：

這個時候，小球被斜向上的洛倫茲力作用，在豎直方向的加速度，所以會令小球平拋的時間加長，降落的點應當位于A點的右邊。

四、結束語

通過以上分析，洛倫茲力永不做功這一論斷通常都是在以磁場作為參考的推論下，所以，應當是在參考磁場時，洛倫茲力永不做功。因此，在實際的講授當中，應當對洛倫茲力做功的條件加以強調，適當對學生們加以疏導，避免他們產生混亂的思想，充分運用歷年的有關試題，有助于他們對洛倫茲力這一內容相關知識的深入掌握。

參考文獻：

[1]申志榮.洛侖茲力特性分析[J].陜西師范大學學報（自然科學版），2004（S1）.

[2]賀興建.安培力與洛侖茲力關系疑問淺析[J].太原大學教育學院學報，2007（S1）.