從三峽大壩到電子顯像管：力的跨尺度對話

本課將引領我們展開一場從巨觀力學到微觀動力學的思維之旅。想像三峽大壩奔騰的水流驅動巨型發電機，其核心物理過程是導體在磁場中運動產生電流，而電流在磁場中受到的阻力，本質上是無數微觀電荷受到洛倫茲力的巨觀疊加。反之，在舊式電視機中，掃描（scanning）技術正是利用磁場控制電子束：電子束從最上一行掃描至最下一行稱為一場。

核心物理定律

• 安培力（Ampere Force）： $F=BIl$。當電流垂直於均勻磁場時，力達到最大。
• 洛倫茲力（Lorentz Force）： $F=qvB$。它是安培力的微觀本質。在均勻磁場中，若電荷作圓周運動，則 $qvB=m\frac{v^2}{r}$。
• 運動規律: 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期 $T=\frac{2\pi m}{qB}$，令人惊讶的是，它跟轨道半径和运动速度无关。