Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 14413
2020-11-28 
Как известно, сила Лоренца всегда перпендикулярна направлению движения заряженной частицы. Однако электродвигатели выполняют работу именно в результате действия силы Лоренца на носителей тока. Объяснить эту кажущуюся противоречивость.
Решение:
Сила Лоренца приводит индукционный ток, работа которого равна нулю, хотя сама сила перпендикулярна к скорости движения зарядов и ее работа над зарядом всегда равна нулю. Этот кажущийся парадокс можно объяснить так.
Заряды в проводнике, который движется под действием внешней силы $F_{3}$, имеют скорость $v + u$ (рис.), где $v$ - скорость проводника, а $u$ - скорость упорядоченного движения зарядов в проводнике. Согласно сила Лоренца состоит из двух взаимно перперпендикулярных сил: $\vec{F} = \vec{F}_{1} + \vec{F}_{2}$, где $F_{1} = \frac{q}{c} \vec{u} \times \vec{B}; F_{2} = \frac{q}{c} \vec{v} \times \vec{B}$.
Можно показать, что работы, выполняемые этими силами, равны друг другу и противоположны по знаку. Работа силы $F_{1}$ (помноженного на число зарядов, которые содержатся в проводнике) равен работе тока, а работа силы $F_{2}$ равна по величине и противоположна по знаку работе внешней силы $F_{3}$. Итак, равенство полной работы силы Лоренца нулю означает лишь, что работа тока выполняют внешние силы.
Как известно, сила Лоренца всегда перпендикулярна направлению движения заряженной частицы. Однако электродвигатели выполняют работу именно в результате действия силы Лоренца на носителей тока. Объяснить эту кажущуюся противоречивость.
Решение:
Сила Лоренца приводит индукционный ток, работа которого равна нулю, хотя сама сила перпендикулярна к скорости движения зарядов и ее работа над зарядом всегда равна нулю. Этот кажущийся парадокс можно объяснить так.
Заряды в проводнике, который движется под действием внешней силы $F_{3}$, имеют скорость $v + u$ (рис.), где $v$ - скорость проводника, а $u$ - скорость упорядоченного движения зарядов в проводнике. Согласно сила Лоренца состоит из двух взаимно перперпендикулярных сил: $\vec{F} = \vec{F}_{1} + \vec{F}_{2}$, где $F_{1} = \frac{q}{c} \vec{u} \times \vec{B}; F_{2} = \frac{q}{c} \vec{v} \times \vec{B}$.
Можно показать, что работы, выполняемые этими силами, равны друг другу и противоположны по знаку. Работа силы $F_{1}$ (помноженного на число зарядов, которые содержатся в проводнике) равен работе тока, а работа силы $F_{2}$ равна по величине и противоположна по знаку работе внешней силы $F_{3}$. Итак, равенство полной работы силы Лоренца нулю означает лишь, что работа тока выполняют внешние силы.
