1. 标准定义参数验证
物理系助教背景
需要在电磁学课堂上向学生展示洛伦兹力单位牛顿(N)的基准定义过程。
问题
验证 1 C 电荷以 1 m/s 垂直穿过 1 T 磁场所产生的受力值。
如何使用
在电荷输入 1 C,速度输入 1 m/s,磁感应强度输入 1 T,夹角设为 90° 并计算。
结果
计算结果得出受力大小为 1 N,方向沿 v × B(右手定则),完美对应定义式基准。
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运动电荷的洛伦兹力 F = |q|·v·B·sinθ:电荷单位细到元电荷 e,速度与场强(含高斯)可选,力恒垂直于速度与磁场因此不做功——它弯转轨迹而非加速(回旋管与显像管原理),方向沿 v × B,负电荷反向。锚点:1 C、1 m/s、1 T、成直角恰为 1 N;电子以 10⁶ m/s 穿过 1 mT 受力 1.60218×10⁻¹⁶ N,被弯成 5.7 mm 半径的圆。
执行
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案例
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工具使用指南
洛伦兹力计算器用于精确计算运动带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小与方向。工具支持元电荷、微库、特斯拉、高斯等多种物理单位换算,根据公式 F = |q|·v·B·sinθ 快速得出受力大小,并结合电荷正负性分析沿 v × B 方向的偏转趋势。
背景
需要在电磁学课堂上向学生展示洛伦兹力单位牛顿(N)的基准定义过程。
问题
验证 1 C 电荷以 1 m/s 垂直穿过 1 T 磁场所产生的受力值。
如何使用
在电荷输入 1 C,速度输入 1 m/s,磁感应强度输入 1 T,夹角设为 90° 并计算。
结果
计算结果得出受力大小为 1 N,方向沿 v × B(右手定则),完美对应定义式基准。
背景
正在调试阴极射线管偏转系统,需校准电子在偏转线圈毫特斯拉级磁场中的受力大小。
问题
求单个电子(q = -1 e)以 1,000,000 m/s 垂直穿过 1 mT 匀强磁场所受的磁场力。
如何使用
电荷设置为 -1 e,速度输入 1000000 m/s,磁感应强度选择 1 mT,夹角输入 90°。
结果
计算得出受力为 1.60218×10⁻¹⁶ N,受力方向与 v × B 反向,便于进一步推导其偏转曲率半径。
因为洛伦兹力的方向始终垂直于速度矢量 v,力与瞬时位移的夹角为 90°,瞬时功率 F·v 恒等于 0,因此只改变速度方向而不改变速率与动能。
正电荷受力方向遵循右手定则(沿 v × B 方向),负电荷受力方向与 v × B 方向完全相反。
当夹角 θ 为 0° 或 180° 时,sinθ = 0,此时带电粒子不受洛伦兹力作用,保持匀速直线运动。
1 特斯拉(T)等于 10,000 高斯(G)。
1 个元电荷 e 约为 1.60218 × 10⁻¹⁹ 库仑(C)。