🔬 故事：安培，"电学中的牛顿"
在奥斯特发现电流磁效应后仅几周，法国数学家安培就用精密实验总结出两平行电流"同向相吸、异向相斥"的定量规律，并大胆猜想：磁性本身源自分子内的环形电流。为纪念他，电流单位定为安培（A）——有趣的是，安培早年因法国大革命丧父、家境剧变，一度几乎放弃学术，是数学与实验把他拉了回来。
第 一 章 · 选择性必修第二册
安培力与洛伦兹力
磁场对电流施力（安培力），本质是对一个个运动电荷施力（洛伦兹力）的宏观总和。洛伦兹力永远垂直于速度——不做功，却能让带电粒子画出完美的圆。这个"圆"催生了质谱仪、回旋加速器，也解释了极光的舞台。
1.1 安培力
概念F = BIL sinθ
安培力：通电导线在磁场中受到的力 F = BIL·sinθ（θ 为电流方向与磁场方向夹角；垂直时最大 F = BIL）。
方向：左手定则——磁感线穿入掌心，四指指电流，大拇指即安培力方向。
应用：电动机（通电线圈在磁场中转动）、扬声器、磁悬浮。
方向：左手定则——磁感线穿入掌心，四指指电流，大拇指即安培力方向。
应用：电动机（通电线圈在磁场中转动）、扬声器、磁悬浮。
1.2 洛伦兹力
概念F = qvB sinθ
洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 F = qvB·sinθ（v 与 B 垂直时最大）。方向同样用左手定则（注意负电荷四指要指向速度反方向）。
关键性质：洛伦兹力永不做功（力 ⊥ 速度）——只改变速度方向，不改变速率与动能。
安培力是导线中所有电荷洛伦兹力的宏观表现：F安 = N·F洛。
关键性质：洛伦兹力永不做功（力 ⊥ 速度）——只改变速度方向，不改变速率与动能。
安培力是导线中所有电荷洛伦兹力的宏观表现：F安 = N·F洛。
1.3 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动
公式r = mv/(qB)，T = 2πm/(qB)
垂直射入匀强磁场：洛伦兹力提供向心力 qvB = mv²/r ⇒
半径：r = mv/(qB)——动量越大、磁场越弱，圆越大；
周期：T = 2πm/(qB)——与速度无关！快粒子走大圈、慢粒子走小圈，转一圈时间相同（回旋加速器的前提）。
半径：r = mv/(qB)——动量越大、磁场越弱，圆越大；
周期：T = 2πm/(qB)——与速度无关！快粒子走大圈、慢粒子走小圈，转一圈时间相同（回旋加速器的前提）。
1.4 质谱仪与回旋加速器
应用两个诺奖级装置
质谱仪：同电荷不同质量的粒子以同动能进入磁场，r = √(2mU/q)/B ∝ √m——按质量分开落在底片上。测同位素、检验违禁药品的利器。
回旋加速器：两个 D 形盒加高频交变电压，粒子每经过缝隙被电场加速一次，速度增大 → 半径增大，但周期不变 → 与交变电压保持同步，一圈圈"滚"到边缘高速引出。劳伦斯因此获 1939 年诺贝尔奖。
极光：太阳风带电粒子被地磁场偏转汇聚两极，撞击高层大气发光——地球自带的最大"洛伦兹力演示屏"。
回旋加速器：两个 D 形盒加高频交变电压，粒子每经过缝隙被电场加速一次，速度增大 → 半径增大，但周期不变 → 与交变电压保持同步，一圈圈"滚"到边缘高速引出。劳伦斯因此获 1939 年诺贝尔奖。
极光：太阳风带电粒子被地磁场偏转汇聚两极，撞击高层大气发光——地球自带的最大"洛伦兹力演示屏"。