我們知道,安培力是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受到的力,而洛倫茲力是自由電荷在磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)所受到的力。洛倫茲力是安培力微觀本質(zhì)的體現(xiàn),而安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。
安培力的方向與磁場(chǎng)方向和電流方向有關(guān),可以用左手定則來(lái)判斷安培力的方向。洛倫茲力的方向與安培力的方向相同。此外二者大小的關(guān)系是F安=Nf(N是導(dǎo)體中定向運(yùn)動(dòng)的電荷數(shù),f是洛倫茲力)。
在我們的生活中,安培力與洛倫茲力在許多領(lǐng)域都有所應(yīng)用。
1.直線加速器
直線加速器是一種帶電粒子加速器,它是指電子束在微波電場(chǎng)作用下,直線地通過(guò)加速結(jié)構(gòu),使能量不斷增加的裝置。直線加速器具有使粒子從零加速的優(yōu)點(diǎn)。
電子直線加速器有兩種加速方法:行波加速法和駐波加速法。目前運(yùn)用這兩種加速原理的直線加速器主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)。
2.電磁炮
電磁炮包括線圈炮、軌道炮、電熱炮和重接炮。其中軌道炮由兩條平行的長(zhǎng)直導(dǎo)軌組成,導(dǎo)軌間放置電樞滑塊,并裝上彈丸。當(dāng)兩軌接入電源時(shí),強(qiáng)大的電流從一導(dǎo)軌流入,經(jīng)滑塊從另一導(dǎo)軌流回時(shí),就會(huì)在兩導(dǎo)軌平面間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng),通電流的滑塊在安培力的作用下,將彈丸加速射出。
3.質(zhì)譜儀
質(zhì)譜儀主要利用電磁學(xué)原理,部分利用安培力和洛倫茲力原理,按質(zhì)荷比來(lái)分離帶電樣品離子。質(zhì)譜儀由離子源、加速電場(chǎng)、速度選擇器和均勻強(qiáng)磁場(chǎng)構(gòu)成,其作用是測(cè)量帶電粒子的荷質(zhì)比。
隨著科技的不斷發(fā)展,安培力與洛倫茲力的發(fā)展前景會(huì)更加廣闊。
本文由石家莊藁城區(qū)興安鎮(zhèn)中學(xué)高級(jí)教師崔會(huì)欣進(jìn)行科學(xué)性把關(guān)。