劳伦斯力和电磁效应
施加于移动带电粒子的力
如果带电粒子在周围的磁场中移动，则该移动粒子的内部磁场与周围的磁场相互作用，产生施加到粒子上的力。该力倾向于改变粒子的运动方向。单个带电荷的移动粒子导致外观 Bio-Savara 磁场.
尽管严格来说，Bio-Savart 场仅由许多带电粒子在其中移动的无限长导线产生，但围绕单个粒子穿过该粒子的轨迹的磁场横截面具有相同的圆形配置。
然而，Bio-Savart 场在空间和时间上都是恒定的，并且在空间中给定点测量的单个粒子的场随着粒子移动而变化。
洛伦兹定律定义了作用在磁场中运动的带电粒子上的力:
F=kQB (dx/dt),
其中 B——粒子的电荷； B是粒子在其中运动的外磁场的感应强度； dx/dt——粒子速度； F——作用在粒子上的合力； k——比例常数。
当从电子接近的区域观察时，围绕电子轨迹的磁场方向为顺时针方向。在电子运动的条件下，其磁场与外场相反，在所示区域的下部减弱，与外场重合，在上部增强。
这两个因素都会导致对电子施加向下的力。沿着与外场方向一致的直线，电子磁场与外场成直角。在场的这种相互垂直的方向下，它们的相互作用不会产生任何力。
简而言之， 如果带负电的粒子在平面上从左向右移动，并且外部磁场由观察者在方案的深度处定向，则施加到粒子的洛伦兹力从上到下定向。
作用在带负电粒子上的力，其轨迹垂直于外部磁场的力矢量
劳伦斯的力量
在空间中移动的导线穿过该空间中存在的磁场的力线，结果一定的机械矫顽场作用于导线内部的电子。
电子通过磁场的运动与导线一起发生。这种运动可能会受到任何阻碍导体运动的力量的作用；然而，在导线的行进方向上，电子不受电阻的影响。
在这种导线的两端之间，会产生洛伦兹电压，该电压与运动速度和磁感应强度成正比。洛伦兹力沿导线的一个方向移动电子，导致导线的一端比另一端聚集更多的电子。
这种电荷分离产生的电压倾向于使电子恢复均匀分布，并最终建立平衡，同时保持与导线速度成正比的特定电压。如果你创造了电流可以在电线中流动的条件，那么电路中就会建立一个与原始洛伦兹电压相反的电压。
照片显示了演示洛伦兹力的实验装置。左图：它的样子 右图：洛伦兹力效应。一个电子从右端飞向左端，磁力穿过飞行路径，使电子束向下偏转。
由于电流是电荷的有序运动，因此磁场对载流导体的影响是其对单个移动电荷作用的结果。
洛伦兹力的主要应用是电机（发电机和电动机）。
作用在磁场中载流导体上的力等于作用在每个电荷载体上的洛伦兹力的矢量和。这种力称为安培力，即安培力等于作用在载流导体上的所有洛伦兹力的总和。看： 安培定律
电磁效应
洛伦兹力作用的各种后果，导致带负电粒子 - 电子在固体中移动时的轨迹偏离，称为电磁效应。
当电流在置于磁场中的实心导线中流动时，携带该电流的电子会在垂直于电流方向和磁场方向的方向上偏转。电子移动得越快，它们被偏转的程度就越大。
作为电子偏转的结果，在垂直于电流方向的方向上建立电势梯度。由于运动较快的电子比较运动较慢的电子偏转更多，因此会出现热梯度，也垂直于电流方向。
因此，电磁效应包括电现象和热现象。
鉴于电子可以在强制电场、热场和化学场的影响下移动，因此可以根据强制场的类型和所产生现象的性质（热或电）对电磁效应进行分类。
术语“电磁”仅指在固体中观察到的某些现象，其中唯一能够以任何可感知的量移动的粒子是电子，其功能要么是“自由代理人”，要么是形成所谓空穴的代理人。因此，电磁现象也根据其中涉及的载流子类型（自由电子或空穴）进行分类。
热能的表现之一是任何固体物质的一部分电子沿着随机指向的轨迹以随机速度连续运动。如果这些运动具有完全随机的特性，那么电子所有个体运动的总和为零，就不可能检测到在洛伦兹力影响下个体粒子的偏差造成的任何后果。
如果存在电流，则它是由一定数量的同向或同向运动的带电粒子或载流子携带的。
在固体中，电流是由于某些一般的单向运动叠加在电子的原始随机运动上而产生的。在这种情况下，电子活动部分是对热能效应的随机响应，部分是对产生电流的效应的单向响应。
在恒定磁场中沿圆形轨道运动的电子束。显示该管中电子路径的紫色光是由电子与气体分子碰撞产生的。
尽管电子的任何运动都会响应洛伦兹力的作用，但只有那些有助于电流传输的运动才会反映在电磁现象中。
因此，电磁现象是将固体置于磁场中并将单向运动添加到其电子运动的结果之一，这在初始条件下本质上是随机的。这种条件组合的结果之一是载体粒子在垂直于它们的单向运动的方向上的粒子数梯度的出现。
洛伦兹力倾向于将所有载流子移动到导线的一侧。由于载流子是带电粒子，因此它们的种群梯度也会产生平衡洛伦兹力的电势梯度，并且它们本身可以激发电流。
在存在这种电流的情况下，在洛伦兹力、电磁电压和电阻电压之间建立三分量平衡。
电子的随机运动是由热能支持的，热能是由物质的温度决定的。保持粒子沿一个方向运动所需的能量必须来自另一个来源。后者不能在物质本身内部形成，如果处于平衡状态，能量必须来自环境。
因此，电磁转换与作为载流子数量梯度出现结果的电现象有关；当将固体置于磁场中并受到来自外部环境的各种影响时，这种梯度在固体中建立，导致载流子一般单向运动，其运动在初始条件下是随机的。
电磁效应的分类
已知的六种主要电磁效应：
1.霍尔效应 — 载流子在受力电场的影响下运动期间发生偏差而导致的电势梯度的出现。在这种情况下，空穴和电子同时或单独沿相反方向移动，因此沿相同方向偏离。
看 - 霍尔传感器应用
2. 内斯特效应 - 由于载流子在受力热场的影响下运动期间发生偏转而出现电势梯度，而空穴和电子同时或分别沿相同方向移动，因此沿相反方向偏离。
3.光电磁和机械电磁效应 - 由于载流子在强迫化学场的影响下运动期间的偏差而出现的电势梯度（粒子群的梯度）。在这种情况下，成对形成的空穴和电子一起沿相同方向移动，因此沿相反方向偏离。
4. Ettingshausen 和 Riga 的影响 — Leduc - 当热载流子比冷载流子的偏转程度更大时，由于载流子偏转而出现热梯度。如果热梯度与霍尔效应有关，则这种现象称为 Ettingshausen 效应，如果它们与 Nernst 效应有关，则该现象称为 Rigi-Leduc 效应。
5. 载流子在驱动电场的影响下运动时发生偏转，导致电阻增加。 在这里，同时，由于载流子向导体的一侧移动，导体的有效横截面积减小，并且载流子沿导体方向行进的距离减小由于沿弯曲路径而不是直线路径移动而导致路径延伸而产生的电流。
6. 与上述类似的条件变化导致热阻增加。
霍尔效应传感器
主要的综合影响发生在两种情况下：
- 当在上述现象产生的电势梯度的影响下为电流流动创造条件时；
- 当在上述现象产生的热梯度的影响下为形成热流创造条件时。
此外，组合效应是已知的，其中电磁效应之一与一种或多种非电磁效应组合。
1.热效应：
- 载流子迁移率因温度变化而变化；
- 电子和空穴迁移率会根据温度发生不同程度的变化；
- 载流子数量因温度变化而变化；
- 由于温度的变化，电子和空穴的数量会发生不同程度的变化。
2.各向异性的影响。 结晶物质的各向异性特性改变了用各向同性特性观察到的现象的结果。
3、热电效应：
- 由于冷热介质分离而产生的热梯度会产生热电效应；
- 热电效应由于载流子偏压而增强，每单位体积物质的化学势由于载流子数量的变化而变化（Nerst 效应）。
4.铁磁效应。 铁磁物质中的载流子迁移率取决于磁场的绝对强度和方向（如高斯效应）。
5、尺寸的影响。 如果与电子轨迹相比，物体的尺寸较大，则整个物体体积内物质的特性对电子活动具有显着影响。如果身体的尺寸与电子轨迹相比较小，则表面效应可能占主导地位。
6、强场的影响。 电磁现象取决于载流子沿着回旋加速器轨迹行进多长时间。在强磁场中，载流子可以沿着这条路径行进相当长的距离。不同可能的电磁效应的总数超过两百种，但实际上每一种都可以通过组合上面列出的现象来获得。
也可以看看： 电和磁，基本定义，运动带电粒子的类型