洛伦兹力计算器

洛伦兹力描述电场和磁场如何作用于带电粒子。其矢量形式为：电荷量乘以电场与速度叉乘磁场之和。无论粒子运动还是静止，电场力都可以使其加速。磁场力只有在粒子相对于磁场运动时才可能出现，方向同时垂直于速度和磁场。本计算器求出完整的三维力矢量及其大小，采用国际单位制。 笛卡尔坐标分量可以明确表示方向。速度与磁场叉积的 X 分量等于速度 Y 分量乘以磁场 Z 分量，再减去速度 Z 分量乘以磁场 Y 分量。Y 和 Z 分量遵循相同的循环规律。计算器将各叉积分量与对应的电场分量相加，再将每个和乘以电荷量。负电荷的每个力分量都与正电荷对应的方向相反。力的大小为三个力分量平方和的平方根，始终非负。 输入单位必须一致。电荷量用库仑，电场用牛顿每库仑，速度用米每秒，磁通量密度用特斯拉。输出的力分量和大小均以牛顿表示。基本粒子电荷和微观作用力通常非常小，因此支持 1.6e-19 等科学记数法，较小的结果也以指数形式显示。请用带正负号的数值表示沿所选坐标轴的方向，没有分量的轴请输入零。 可用几个特殊情况核对结果。没有磁场时，力等于电荷量乘以电场。没有电场时，磁场力大小等于电荷量绝对值、速率、磁场大小及速度与磁场夹角正弦值的乘积。速度与磁场平行时叉积为零，垂直时磁场力最大。由于磁场力垂直于瞬时速度，它只改变运动方向，本身不做功；电场力则可以改变动能。 这一非相对论计算关系广泛用于质谱仪、粒子加速器、等离子体物理、电子光学、霍尔效应器件及电磁学入门课程。速度接近光速时，虽然力的定律仍保持其矢量形式，但轨迹和动量分析必须采用相对论力学。求解真实轨迹还需要粒子质量、初始位置、随空间变化的场以及时间数值积分。本计算器给出输入的局部条件和坐标系下的瞬时力。