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安培力是磁场对电流产生的力的作用，安培力的大小等于电流的强度、电流的长度、磁感应强度、电流与磁感线方向的夹角的正弦值四者的乘积，即F=BILsinα，为了问题的研究方便，通常将通电导线与磁感线垂直，即安培力F=BIL。 既然安培力是磁场对电流产生的，而导体中的电流是由自由电子做定向运动产生的，那么，安培力会不会是自由电子做定向移动时，磁场对自由电子产生的力的宏观表现呢？由此，荷兰物理学家洛伦茨在观察 带电粒子在磁场中运动时，发现了磁场会对带电粒子产生一定的偏转。 因此，洛伦磁力是用实验可以观察到的，我们知道，金属内的自由电子受到热后会被激发，从而脱离金属原子核的束缚而逃出金属。在一个电子管内，从阴极射出电子后，在没有磁场的作用下，电子会打在阳极处的荧光屏上。 如果此时在电子管的外围放入一个蹄形磁铁，则电子会偏离原来的轨迹。这个实验现象的背后说明了带电粒子在磁场中确实受到了力的作用，这个力就被称为洛伦磁力。洛伦磁力同样是有大小和方向的，它的大小可以根据安培力给推导出来。 安培力F=BIL（1），I=Q/t（2），将（2）式带入（1）中就可以得到F=BQL/t（3），由于带电粒子在电场的作用下做匀速直线运动，故而L/t=V（4），将（4）式带入到（3）式中，就有F=BQV，这个力就是洛伦磁力的计算公式，它的表述为： 带电粒子在磁场中受到的洛伦磁力的大小，等于带电粒子的电荷量Q、磁感应强度B、带电粒子在磁场中运动的速度V这三者的乘积，即洛伦磁力F=BQV。知道了洛伦磁力的大小，那么洛伦磁力的方向又该怎么判断呢？ 在判断带电粒子在磁场中受到的洛伦磁力的方向时，先伸出左手，让大拇指与四指垂直且在同一个平面上，然后让磁感线垂直的穿过左手的掌心，四指的指向为正电荷运动的方向（与负电荷运动的方向相反），此时大拇指的指向即为带电粒子在磁场中受到的洛伦磁力的方向。 根据洛伦磁力方向的定义，它始终与带电粒子的运动方向相垂直，带电粒子在磁场中运动时，洛伦磁力只改变带电粒子的运动方向，不改变带电粒子在磁场中运动的速度大小，因此，洛伦磁力对带电粒子是永远不做功的，这由功W=FScosα就可以知道。 当力的方向于位移的方向夹角为90度时，力对物体不做功。虽然洛伦磁力对带电粒子不做功，但是安培力却对电流做了功，因为导体中电流在磁场中受到的力的方向与导体在磁场中的运动方向一致，如果不一致的话，生活中的电动机就制造不出来。 也许有人会问，既然磁场对运动的带电粒子有力的作用，那么在金属中存在着自由移动的电子，为什么将磁铁靠近金属时，金属中的电子却不能逃逸出来呢？这是因为导体在没有通电的情况下，金属内的自由电子在原子核附近做着热运动，当用磁铁靠近金属时，磁铁对自由电子产生的洛伦磁力不足以使电子摆脱原子核的束缚，因此金属中的电子就不会脱离金属本身了。 |
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