На лекции задали такой вопрос: При перемещении проводника в магнитном поле совершеется работа, сила действующяя на проводник- сила Ампера, которая следует из силы Лоренца, тоесть сила Ампера действующяя на проводник есть сума сил Лоренца действующяя на электроны в проводнике. Преподаватель сказал, что сила Лоренца не совершает работы, почему же тогда сила Ампера совершает работу, если она есть следствие из силы Лоренца?

Попытался воспроизвети его вопрос, надеюсь понятно что я хотел спросить? Объясните пожелуйста почему так получаеться?

Если работой силы Лоренца просто пренебрегают из за её малости, тогда понятно почему сила Ампера совершает работу, но это же не так..?

А сила трения совершает работу?

Вацура, извини за задержку с ответом - в выходные я минимизирую активность на Форуме..
Сначала отвечу petrovich'у - это, во-первых, проще, а во-вторых, поможет в дальнейших объяснениях.

Сила трения покоя не совершает работу. Сила трения скольжения - совершает.

Рассмотрим гипотетическую ситуацию. Прямая дорога, вдоль нее справа - пропасть, а слева поднимающийся вверх склон. Мы на дороге, и у нас машина. Нам нужно подняться вверх по склону, но двигатель нашей машины слабый и не может справиться с подъемом. Высота холма слева - небольшая, и мы могли бы взобраться на него, если бы разогнались как следует. Но, как я сказал, по другую сторону от дороги - пропасть, и мы не можем разгоняться перпендикулярно дороге.. Что делать? Тогда мы вспоминаем, что у машины есть руль, способный поворачивать колеса. Мы разгоняемся до достаточной скорости по дороге, то есть вдоль холма, а потом поворачиваем к холму - и въезжаем на него за счет разгона..

Теперь я поясню аналогию. Въезд на гору требует энергии, поэтому он не мог быть совершен без совершения работы. Работу мы можем получить от двигателя, но двигатель может прикладывать силу только вдоль дороги. Поперек дороги из тех сил, которые участвуют в задаче, работает только одна сила: сила трения. Причем, в нашем гипотетическом случае проскальзывания нет, так что это есть сила трения покоя. Итак, у нас были две силы. Одна из них могла совершать работу, но была направлена не так, как нам надо. Вторая была направлена (приблизительно), куда надо, но не могла собвершать работу. И все-таки мы забрались на холм. Как - описано выше: мы применили хитрый трюк. Но природу нельзя обхитрить - энергию мы должны были затратить! И мы ее затратили. Где мы ее взяли? Ее дал нам двигатель. Мы накопили эту энергию в виде кинетической энергии машины, а потом эту энергию использовали для въезда на холм. Как мы это сделали? Мы повернули импульс, причем сделали это силой трения на повороте.

В задаче про силу Ампера присутствуют на самом деле две силы: сила электрического поля Е, которая может совершать работу, но направлена вдоль провода, и сила магнитного поля В, которая работы не может совершать, при этом она направлена перпендикулярно проводу - или, точнее говоря, перпендикулярно движению заряженных частиц (электронов), которые движутся в целом вдоль провода.

Что происходит? Поле Е разгоняет электроны, при этом энергия поля Е переходит в кинетическую энергию элекронов. Электроны в среде (в металле) не могут двигаться свободно, и в конце концов они ударяются об атомы кристалической решетки, передавая им свою энергию и свой импульс. Если магнитного поля нет, то это выражается в раскачивании решетки, то есть в разогреве вещества. Но если есть магнитное поле, перпендикулярное движению электронов, то до столкновения электроны успевают немного повернуть... И тогда получается, что все электроны бьют в одну сторону! Их полный импулься и энергия передаются кристалической решетке, и весь провод как бы испытывает действие силы в направлении, перпендикулярном току.

Таким образом, поле Е играет роль двигателя, который может действовать только в направлении дороги, а поле В играет роль силы трения, которая действует перпндикулярно движению и работы не совершает. Зато поле В может повернуть уже накопленные импульс и энергию. Какая энергия при этом расходуется? Конечно, энергия поля Е (то есть, энергия источника тока - батареи или генгератора). Поле В не расходует никакую энергию. Оно может быть образовано, например, постоянным магнитом, который никак нельзя рассматривать как источник энергии.

Последний штрих, очень важный. Приведенное рассмотрение движения электронов внутри металла существенно опирается на то, что электронов много, и если один из них ударит немного вперед, то второй - немного назад, но оба они ударят в одну сторону. И вообще-то, многие из них будут бить и в другую сторону, но в целом поле В будет направлять их так, что общее их действие будет в одну сторону. Такие процессы называют статистическими. То есть сила Ампера носит именно статистический характер. Статистические процессы происходят с макро-телами (macros - большой). В микромире силы Амера быть не может. Хотя сила Лоренца и сила Ампера выглядят очень похожими (и действительно родственные), они не есть одно и то же.

Спасибо, вроде бы все понял!