为什么洛伦兹力不会做功率?而安培力可以?
首先,确认一下,你想问的问题应该是“洛伦兹力不做功,而安培力可以做功”,对吗?
洛伦兹力不做功是由洛伦兹力的方向始终跟速度方向垂直所决定的,而安培力可以做功则是由安培力的方向可以跟速度方向成任意夹角所决定的。根据功的公式W=Flcos,一个力的方向只要跟速度方向始终垂直,则这个力永不做功。洛伦兹力就属于力的方向始终与速度方向垂直的情况,而安培力则不属于力的方向与速度方向始终垂直的情况。
洛伦兹力和安培力的方向都可以应用左手定则来判断。如图所示,应用左手定则来判断洛伦兹力和安培力方向时,磁感线首先穿过手心,四指务必跟电流方向,伸直的拇指所指的方向就是受到洛伦兹力和安培力的方向。根据左手定则,可以判断出当运动电荷方向和通电导体电流方向与磁场方向平行时,是无法判断其受力方向的。实验也表明对于运动电荷方向和磁场平行时,不受洛伦兹力;当通电导体与磁场方向平行时,不受安培力。
由于洛伦兹力是运动电荷所受到磁场施加的作用力,而电荷分正负两种情况,其中正电荷运动方向与电流方向相同,负电荷运动方向与电流方向相反(电荷的定向运动形成电流),所以无论是运动的正电荷还是负电荷,所受洛伦兹力始终与速度方向垂直,所以洛伦兹力永远不会做功。
由于安培力是通电导体受到磁场施加的作用力,而通过导体的速度方向与内部电荷的运动方向无关。导体的速度方向可以与安培力的方向成任意夹角,所以在力与速度的夹角不是直角时,安培力可以对通电导体做功;当力与速度的夹角为直角时,安培力可以不做功。如下图所示,就是安培力与导体速度方向相同时,安培力对通电导体做正功的情况。
综上所述,洛伦兹力即运动电荷受到的磁场力永不做功,安培力可以对通电导体做功。