Saturday, October 27, 2012

不同電荷量 的帶電粒子,由於磁場 (磁場方向從銀幕內指出來)的影響,感受到勞侖茲力的作用,所呈現的可能運動軌道。

不同電荷量 q 的帶電粒子,由於磁場 \mathbf{B} (磁場方向從銀幕內指出來)的影響,感受到勞侖茲力的作用,所呈現的可能運動軌道。

洛伦兹力

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亨德里克·勞侖茲
不同電荷量 q 的帶電粒子,由於磁場 \mathbf{B} (磁場方向從銀幕內指出來)的影響,感受到勞侖茲力的作用,所呈現的可能運動軌道。
由於磁場的影響,電子射束的移動路徑呈圓形。電子經過的路徑會有紫色光發射出來。這是因為電子與玻璃球內的氣體分子碰撞而產生的現象。
電動力學裏,勞侖茲力 (Lorentz force) 是運動於電磁場帶電粒子所感受到的作用力。勞侖茲力是因荷蘭物理學者亨德里克·勞侖茲而命名。根據勞侖茲力定律,勞侖茲力可以用方程式,稱為勞侖茲力方程式,表達為
\mathbf{F} = q (\mathbf{E} +\mathbf{v} \times \mathbf{B})
其中,\mathbf{F} 是勞侖茲力,q 是帶電粒子的電荷量\mathbf{E} 是電場,\mathbf{v} 是帶電粒子的速度\mathbf{B} 是磁場。
勞侖茲力定律是一個基本公理,不是從別的理論推導出來的定律,而是由多次重複完成的實驗所得到的同樣的結果。
感受到電場的作用,正電荷會朝著電場的方向加速;但是感受到磁場的作用,按照右手定則,正電荷會朝著垂直於速度 \mathbf{v} 和磁場 \mathbf{B} 的方向彎曲(詳細地說,假設右手的大拇指與 \mathbf{v} 同向,食指與 \mathbf{B} 同向,則中指會指向 \mathbf{F} 的方向)。
勞侖茲力方程式的 q\mathbf{E} 項目是電場力項目, q\mathbf{v} \times \mathbf{B} 項目是磁場力項目[1]。處於磁場內的載電導線感受到的磁場力就是這勞侖茲力的磁場力分量。
勞侖茲力方程式的积分形式为
\mathbf{F}=\int_{\mathbb{V}}(\rho\mathbf{E}+\mathbf{J}\times\mathbf{B})\ \mathrm{d}\tau
其中,\mathbb{V} 是積分的體積,\rho電荷密度\mathbf{J}電流密度\mathrm{d}\tau 是微小體元素。
勞侖茲力密度 \mathbf{f} 是單位體積的勞侖茲力,表達為:
\mathbf{f}=\rho\mathbf{E}+\rho\mathbf{v}\times\mathbf{B}=\rho\mathbf{E}+\mathbf{J}\times\mathbf{B}

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