勞侖茲力
迴旋頻率 (cyclotron frequency)
迴旋頻率 (cyclotron frequency)
國立臺灣大學天文物理研究所吳志恆
當帶電粒子相對磁場運動時,粒子會受到勞侖茲力(Lorentz force)的作用,又因為勞侖茲力為 $$\vec{F}=q\vec{v}\times \vec{B}$$,所以勞侖茲力的方向與速度的方向垂直。所以,自由帶電的粒子在均勻的磁場中運動時,因為勞侖茲力的方向與速度的方向垂直,所以磁場不會對粒子作功,因此粒子的速率不變。因為粒子的速率不變,根據牛頓第二定律,當物體初速度與磁力是垂直的時候,它受到此量值為恆定的力,則運動軌跡的曲率不變,所以物體在作圓周運動。
勞侖茲力(Lorentz force)及動生電動勢(motional emf)
當帶電荷的東西存在電場中,很自然的會受到電力作用,此力為F = qE,其中F是電力大小與方向,q是東西的帶電荷量,E是電場大小與方向。( 註 : q可以是負的,例如電子的帶電荷量就是負的,如果東西的帶電荷量是負的話,那麼東西所受到的電力就與電場方向剛好相反。)
當帶電荷的物體在磁場中運動時,會受到一個垂直於其運動方向的力,其力的大小與方向為 F = q ( v x B ),q為物體的帶電荷量,v為物體運動的速度,B為磁場方向與大小。在古典電磁學中,這算是很基本的原理,而且沒有更基本的原理可以解釋,為什麼帶電荷的物體在磁場中運動的時候會受到一股垂直其運動方向的力。
當帶電荷的物體同時在電場與磁場中運動時,就會同時受到電場與磁場的作用力,也就是勞侖茲力:F = q ( E + v x B ),由於力是向量 ,可以相加,所以電磁力 ( 勞侖茲力 ) 是電力加磁作用力。
電力與磁力在生活中隨處可見,人類的現代生活之所以能如此方便,大部分原因是因為我們能把電力與磁力廣泛的應用。勞侖茲的電磁作用力方程式,寫下了如何以古典方式描述電子運動,為我們要如何應用電力打下了基礎(當然歐姆定律也不可或缺)。很多有關電磁的事物都會跟勞侖茲力方程式扯上關係。

