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安培力与洛伦兹力在生活中的应用

2020-11-20 20:17  来源: 新华网
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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。洛伦兹力是安培力微观本质的体现,而安培力是洛伦兹力的宏观表现。

安培力的方向与磁场方向和电流方向有关,可以用左手定则来判断安培力的方向。洛伦兹力的方向与安培力的方向相同。此外二者大小的关系是F安=Nf(N是导体中定向运动的电荷数,f是洛伦兹力)。

在我们的生活中,安培力与洛伦兹力在许多领域都有所应用。

1.直线加速器

直线加速器是一种带电粒子加速器,它是指电子束在微波电场作用下,直线地通过加速结构,使能量不断增加的装置。直线加速器具有使粒子从零加速的优点。

电子直线加速器有两种加速方法:行波加速法和驻波加速法。目前运用这两种加速原理的直线加速器主要应用于医学。

2.电磁炮

电磁炮包括线圈炮、轨道炮、电热炮和重接炮。其中轨道炮由两条平行的长直导轨组成,导轨间放置电枢滑块,并装上弹丸。当两轨接入电源时,强大的电流从一导轨流入,经滑块从另一导轨流回时,就会在两导轨平面间产生强磁场,通电流的滑块在安培力的作用下,将弹丸加速射出。

3.质谱仪

质谱仪主要利用电磁学原理,部分利用安培力和洛伦兹力原理,按质荷比来分离带电样品离子。质谱仪由离子源、加速电场、速度选择器和均匀强磁场构成,其作用是测量带电粒子的荷质比。

随着科技的不断发展,安培力与洛伦兹力的发展前景会更加广阔。

本文由石家庄藁城区兴安镇中学高级教师崔会欣进行科学性把关。

本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创,转载时务请注明出处。

作者: 杨玉琴   [责任编辑: 郭童]

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