洛伦兹力的方向判断(为什么会有洛伦兹力)

提出这个问题是因为发现了一个悖论： 我们知道，

1、合力做的功是分力做的功之和，

2、安培力是洛伦兹力和合力， 那么安培力做的功本应该是洛伦兹力做的功之和，也就是零，但是安培力做的功却可以不是零。 实际上这里并没有悖论，因为当安培力做功的时候，安培力并不是洛伦兹力的合力。首先，安培力的受力物体是导线，洛伦兹力的受力物体是带电粒子；安培力的方向垂直于电流的方向，而洛伦兹力的方向垂直于电荷运动的方向。受力物体不一样，方向也不一样，怎么能说安培力是洛伦兹力的合力呢？ 解释一下为什么电流的方向跟电荷运动的方向不同：电流的方向是指电荷相对于导线的运动方向，而电荷相对于我们选取的参考系的运动还需要前述运动再跟导线的运动合成。显然，当安培力做功的时候，导线必会在垂直于电流方向有分运动，所以上一段中两个运动的方向是不同的。 这样的话，问题回答好了，也没有什么悖论了，这个答案写到这里就可以结束了。但我想说一点题外话，首先是对于一种简单的情况，由洛伦兹力的公式推导出安培力的公式。 考虑导线垂直于电流方向运动的情况，这时收到安培力的这段导线中的电荷设其相对于导线的速度为v1，垂直于导线的速度为v2，合速度，也就是相对于我们选取的参考系（一般为地面）的速度为v，再设v与v1（导线）的夹角为α，显然，v1=vsinα，v2=vcosα。 此时，这些电荷收到的洛伦兹力的合力为qvB，根据几何关系（画图即知），垂直于导线方向的分力F=qvBcosα，考虑到vcosα=v2,那么此力F=qv2B,又知I=qv2/L，于是F=ILB，此式为安培力的公式。电荷收到的力传导至导线。 那么能量的转化关系是什么样的呢？首先，安培力的功率为qv2Bv1，由于电流稳定，洛伦兹力沿导线方向的分力与电场力平衡，那么电场力做的功为qvsinαBv2=qv2Bv1，电场力的功率与安培力的功率相等，说明若导线因安培力产生加速运动，电源的能量转化为导线的动能。 于是，洛仑兹力在电场能转化成动能的过程中，起的是中介的作用，磁场本身能量没有改变。

左手。洛伦兹力的方向用左手定则来判定，具体为:将左手伸展，让磁感线穿过手掌心，四指指向电流的方向，则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。

洛伦兹力，电磁学名词，指运动电荷在磁场中所受到的力，即磁场对运动电荷的作用力。洛伦兹力的公式为F=QvB。荷兰物理学家洛伦兹首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪念他，人们称这种力为洛伦兹力。

洛伦兹力的方向判定使用左手定则，具体为：将左手掌摊平，让磁感线穿过手掌心，四指指向正电荷运动的方向，大拇指与四指垂直，其所指方向即为洛伦兹力的方向。如果运动电荷是正的，大拇指的指向即为洛伦兹力的方向。如果是负的，则四指的方向要与运动方向相反。 在电动力学里，洛伦兹力（Lorentzforce）是运动于电磁场的带电粒子所受的力。根据洛伦兹力定律，洛伦兹力可以用方程，称为洛伦兹力方程，表达为 F=q(E+v×B） 其中，?F是洛伦兹力，?q是带电粒子的电荷量，E是电场强度，?v是带电粒子的速度，?B是磁感应强度。 洛伦兹力定律是一个基本公理，不是从别的理论推导出来的定律，而是由多次重复完成的实验所得到的同样的结果。 感受到电场的作用，正电荷会朝着电场的方向加速；但是感受到磁场的作用，按照左手定则，正电荷会朝着垂直于速度V和磁场B的方向弯曲（详细地说，应用左手定则，当四指指电流方向，磁感线穿过手心时，大拇指方向为洛伦兹力方向）。

这与电流方向的规定有关。

人类在未知物质结构之前，规定了正电荷的运动方向为电流方向，实际上，在金属导体内部只有自由电子才可以移动，根据运动的相对性，电子的移动方向当然与电流方法相反了，根据物理学知识，负电荷洛伦兹力与正电荷的洛伦兹力相反。

电流产生的磁场是垂直于纸面的（导线上方是垂直于在纸面向里的），电流是方向是在纸面方向的，根据左手定则可知，洛伦兹力的方向应该垂直于磁场方向即在纸面上的，所以应该不是垂直纸面。