现代物理学认为,宇宙存在并且只存在四种自然基本力,它们是万有引力、电磁相互作用力、强相互作用力和弱相互作用力,大自然万物都是由这四种自然力构建起来的。
粒子间作用力主要是后三种
。思考双星系统的时候偶然想到了基本粒子之间的基本相互作用,有没有关于物质之间为何会存在基本作用力的解释或者理论,目前关于引力已经有爱因斯坦广义相对论的解释
强相互作用是作用于强子之间的力,是所知四种宇宙间基本作用力最强的,也是作用距离最短的(大约在 10^(-15)~10^(-10) m 范围内)。
核子间的核力就是强相互作用,它抵抗了质子之间的强大的电磁力,维持了原子核的稳定。现在物理学家认为强相互作用的产生与夸克、胶子有关。它将质子和中子中的夸克束缚在一起,并将原子中的质子和中子束缚在一起。一般认为,称为胶子的另一种自旋为1的粒子携带强作用力。它只能与自身以及与夸克相互作用。强核力具有一种称为禁闭的古怪性质:它总是把粒子束缚成不带颜色的结合体。由于夸克有颜色(红、绿或蓝),人们不能得到单独的夸克。反之,一个红夸克必须用一串胶子和一个绿夸克以及一个蓝夸克联结在一起(红+绿+蓝=白)。这样的三胞胎构成了质子或中子。其他的可能性是由一个夸克和一个反夸克组成的对(红+反红,或绿+反绿,或蓝+反蓝=白)。这样的结合构成称为介子的粒子。介子是不稳定的,因为夸克和反夸克会互相湮灭而产生电子和其他粒子。类似地,由于胶子也有颜色,色禁闭使得人们不可能得到单独的胶子。相反地,人们所能得到的胶子的团,其迭加起来的颜色必须是白的。这样的团形成了称为胶球的不稳定粒子。 强相互作用的理论是量子色动力学(QCD).带电粒子之间有电磁相互作用,带色荷的粒子之间有强相互作用.两个中性原子之间没有相互作用,靠近电子云重叠出现作用力称为范德瓦尔斯力,出现强相互作用强子之间的力程都很短。消耗电场的能量 同种电荷无法吸引,所以正电荷不会自发地向正极移动,而电池的两种电荷之所以能分开是依赖于化学能的帮助,化学反应时电荷分开,也使化学能转化为电场能 只有异种电荷可以吸引,所以把AC连接起来负电荷就会自发地从负极流向正极,形成电流,同时正负电荷聚在一起,中和,不显电性,但还是存在的 没有其他形式的能量帮助正负电荷就无法分开
运动电荷在匀强磁场中所受的洛伦兹力等于向心力,qvB=mv2|R
以高中物理来讲:考虑质量,会受到重力作用;如果与绝缘物质接触且有挤压,会受到弹力的作用;如果有弹力且有相对运动或相对运动趋势,会受到摩擦力的作用;在电场中,会受到电场力的作用(或是库仑力)在磁场中,会受到磁场力,也叫洛仑兹力(要求电荷运动且运动方向与磁场方向不在同一直线)
中学物理静电场中所说的带电粒子,一般忽略重力,所以当带电粒子在竖直方向的匀强电场中时,粒子在水平方向是不受力的。因为带电粒子受电场力的方向是与电场方在同一直线上的。
比如带正电粒子受电场力方向跟场强方向相同(竖直方向)。
带负电粒子受电场力方向跟场强方向相反(竖直方向)所以在竖直方向的匀强电场中,带电粒子在水平方向不受力的作用。
我们知道自然界中有两种电荷,一种为正电荷,一种为负电荷。故带电粒子所带电荷为正电或负电。电子,质子都是带电粒子。电子带负电,电场线方向指向电荷,质子带正电,电场线方向远离电荷。需要注意的是,中子不带电,不是带电粒子。希望该回答对提问者有帮助。
1、匀速直线运动
我们知道运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用,而洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直,因此洛伦兹力始终改变着速度的方向。若带电粒带子在磁场中能够做匀速直线运动,那么必然有力能与洛伦兹力平衡,或者不受洛伦兹力的作用。本文只讨论带电粒子速度方向垂直于磁场方向和平行于磁场方向的情况,不讨论带电粒子速度方向与磁场成其他夹角的情况。
(1)洛伦兹力与重力平衡
考虑重力的情况下,若带电粒子所受的重力与其所受到的洛伦兹力平衡,则粒子做匀速直线运动。
(2)洛伦兹力与电场力平衡
在不考虑其他外力的作用时,若在空间中存在相互垂直的电场和磁场,带电粒子所受到的电场力和洛伦兹力平衡,则粒子做匀速直线运动。如速度选择器:
(3)洛伦兹力、电场力和重力平衡
在电场、磁场和重力场的复合场中,若三个力的合力为零,则带电粒子做匀速直线运动。
(4)不受洛伦兹力
不考虑重力的情况下,当带电粒子进入磁场的速度方向与磁场方向平行(同向或反向)时,不受洛伦兹力的作用,粒子做匀速直线运动。
2、一般匀速圆周运动
(1)带电粒子在无界匀强磁场中的运动
当带电粒子(不计重力)以垂直于磁场方向的速度进入磁场后( v⊥B),在洛伦兹力的作用下开始做匀速圆周运动。
(2)带电粒子在有界磁场中的运动
带电粒子在有界匀强磁场中运动时,多数情况下无法做完整的圆周运动,其轨迹是一段圆弧。解决这类问题的关键是确定物理模型,然后将物理模型形象化,定圆心,定半径,定圆心角。
①直线边界
带电粒子如果从一直线边界进入又从该边界射出,则其轨迹关于入射点和出射点线段的中垂线对称,入射速度方向、出射速度方向与边界的夹角相等,具有对称性。
②平行边界
对于有平行边界的匀强磁场,带电粒子在其中运动时,会存在临界状态,这也是平行边界问题的考点所在。
③圆形边界
在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出。应用对称性可以快速地确定运动的轨迹。
综合创新模型
不论如何归类,题目如何变化和创新,万变不离其宗,解决带电粒子在磁场中的运动类问题,需要经历以下的思维过程:
1、非周期性的匀速圆周运动
(1)不同区域磁场不同
不同区域的磁场不同,可以归结为不同的有界磁场的组合,在每个区域的磁场中
是电磁相互作用。至于电磁相互作用,可解释为:带电粒子与电磁场的相互作用以及带电粒子之间通过电磁场传递的相互作用。
而光是波动的电磁场,物质是由带电的微粒组成的(至少部分是,因为中子虽不带电,但质子与电子带电),所以光和物质的相互作用是电磁相互作用。
带电粒子在磁场中受到的力为洛伦兹力。
洛伦兹力的性质
1、在国际单位制中,洛仑兹力的单位是牛顿,符号是N。
2、洛伦兹力方向总与运动方向垂直。
3、洛伦兹力永远不做功。(有束缚时,洛仑兹力的分力可以做功,但其总功一定为0。)
4、洛伦兹力不改变运动电荷的速率和动能,只能改变电荷的运动方向使之偏转。
在电场力F=qE的作用下加速运动的.如果带的是正电,受力方向与电场方向相同;带负电则相反. 匀强电场中可以使带电粒子加速,在非匀强电场中同样可以使带电粒子加速,因为电场力做功qU只与带电粒子移动的两点间电势差有关,与电场是否为匀强电场无关。
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