安培力與洛倫茲力在生活中的應(yīng)用
2022-06-17 21:06:00 來源:科普中國

  我們知道,安培力是通電導(dǎo)線在磁場中所受到的力,而洛倫茲力是自由電荷在磁場中移動時所受到的力。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方向和電流方向有關(guān),可以用左手定則來判斷安培力的方向。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作用下,直線地通過加速結(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。

  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,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,就會在兩導(dǎo)軌平面間產(chǎn)生強(qiáng)磁場,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)荷比來分離帶電樣品離子。質(zhì)譜儀由離子源、加速電場、速度選擇器和均勻強(qiáng)磁場構(gòu)成,其作用是測量帶電粒子的荷質(zhì)比。

  隨著科技的不斷發(fā)展,安培力與洛倫茲力的發(fā)展前景會更加廣闊。

  本文由石家莊藁城區(qū)興安鎮(zhèn)中學(xué)高級教師崔會欣進(jìn)行科學(xué)性把關(guān)。

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