洛伦兹力不做功，是不是可以认为磁场不可能传递能量？
你这个问题提得非常切中要害，而且触及了电磁学中一个很关键但又容易被误解的点。简单地说，洛伦兹力不做功，确实可以引申出一个重要的结论：单纯由静磁场产生的洛伦兹力本身不传递能量。但是，这并不意味着磁场就完全不能传递能量。 区分这一点至关重要。
我们来一点点剖析：
1. 洛伦兹力与功
首先，我们得回到洛伦兹力的定义。一个运动的电荷 $q$ 在磁场 $mathbf{B}$ 中受到的力是 $mathbf{F} = q(mathbf{v} imes mathbf{B})$，其中 $mathbf{v}$ 是电荷的速度。
功的定义是力在位移方向上的分量与位移的乘积。对于一个物体，在一段时间内，它受到的总功是力对位移的积分：$W = int mathbf{F} cdot dmathbf{r}$。
现在我们来看看洛伦兹力做的功：
$W_{lorentz} = int mathbf{F} cdot dmathbf{r} = int q(mathbf{v} imes mathbf{B}) cdot dmathbf{r}$
我们知道，位移 $dmathbf{r}$ 就是物体在时间 $dt$ 内的速度 $dmathbf{r} = mathbf{v} dt$。所以：
$W_{lorentz} = int q(mathbf{v} imes mathbf{B}) cdot (mathbf{v} dt)$
核心在这里：向量叉乘 $(mathbf{v} imes mathbf{B})$ 的结果是一个新的向量，它垂直于 $mathbf{v}$ 和 $mathbf{B}$ 所构成的平面。而点乘 $(mathbf{v} imes mathbf{B}) cdot mathbf{v}$ 则是计算这个新向量与速度 $mathbf{v}$ 的投影。由于 $(mathbf{v} imes mathbf{B})$ 总是垂直于 $mathbf{v}$，所以它们的点乘积永远是零。
这意味着：
$W_{lorentz} = int q(mathbf{0} cdot dt) = 0$
所以，单纯由静磁场施加在运动电荷上的洛伦兹力，确实不做功。 它只改变电荷运动的方向，但不改变电荷的速率或动能。想象一下一个电子在均匀磁场中做匀速圆周运动，磁场力始终指向圆心，它只负责提供向心力，让电子保持圆周运动，电子的速度大小（也就是动能）是恒定的。
2. 磁场传递能量吗？
这里我们就要小心了。洛伦兹力不做功，不等于磁场不传递能量。 这个问题的关键在于：洛伦兹力是磁场作用于运动电荷的“表现”，而能量的传递往往是通过电场来完成的，或者说，电场和磁场是能量传递的载体。
以下是详细的解释：
变化的磁场产生变化的电场： 这是法拉第电磁感应定律的核心。一个变化的磁场会产生一个涡旋电场。这个电场是无源的，不像静电场那样源于点电荷。
电场可以做功并传递能量： 这个涡旋电场，与洛伦兹力不同，它是可以做功的。一旦存在一个能够做功的电场，它就可以改变运动电荷的动能，从而实现能量的传递。
举个例子：
电动机: 在电动机里，线圈在磁场中转动。导线中的电子受到洛伦兹力，导致线圈转动。但是，如果仅仅是静磁场和稳定的电流，能量的传递就会显得神秘。实际上，当线圈在磁场中转动时，它自身也在切割磁感线，它自身的运动会产生一个感应电动势（和感应电场）。这个感应电场会阻碍线圈的运动（楞次定律）。
更关键的是，从能量传递的角度看，电源提供的电能最终是转化为电场能量在空间中传递，并通过电场与磁场的相互作用在电动机的线圈处被“吸收”，最终由电场（通过驱动电荷运动的合力）做功，将线圈推转起来。 这个过程涉及电场和磁场的动态变化以及能量在电磁场中的流动。
电磁波: 这是磁场传递能量最典型的例子。电磁波由振荡的电场和磁场组成。电场和磁场的相互变化，使得能量可以在空间中以电磁波的形式传播。 在传播过程中，电场和磁场都扮演着能量的载体。当电磁波遇到一个导体时，它会在导体中感应出电荷的运动，从而将能量传递给导体。这个过程中的“推动”作用，虽然最终体现在电荷受到的力上，但这个力往往是由电场（由变化的磁场产生，或者由接收天线本身的电荷运动引起）提供的，而电场是可以做功的。
更深层次的理解： Poynting 矢量
在电磁学中，能量的传递是通过 Poynting 矢量 ($mathbf{S}$) 来描述的。
$mathbf{S} = frac{1}{mu_0}(mathbf{E} imes mathbf{B})$
其中 $mathbf{E}$ 是电场强度，$mathbf{B}$ 是磁场强度，$mu_0$ 是真空磁导率。
Poynting 矢量的方向表示能量流动的方向，其大小表示单位面积上的能量流率（功率密度）。
静磁场的情况: 如果我们只有一个静磁场 $mathbf{B}$，并且没有变化的电场 $mathbf{E}$，那么 Poynting 矢量 $mathbf{S}$ 就等于零。这意味着静磁场本身并不携带能量流。它虽然可以对运动的电荷施加一个力，但这个力不改变动能，也不导致能量的转移。
动电磁场的情况: 当存在变化的电场和磁场时，Poynting 矢量就不再是零。
一个变化的磁场会产生一个涡旋电场。
一个变化的电场会产生一个涡旋磁场（这是麦克斯韦对安培定律的修正）。
这两种变化相互作用，使得电场和磁场可以共同携带能量在空间中传播，形成电磁波。
总结一下：
1. 洛伦兹力（$mathbf{F} = q(mathbf{v} imes mathbf{B})$）本身不做功。 它只改变运动电荷的速度方向，而不改变其速率和动能。
2. 单纯的静磁场不传递能量。 它没有能量流，Poynting 矢量为零。
3. 能量的传递是通过电磁场整体来完成的，并且通常由电场来“驱动”做功。
4. 变化的磁场可以产生涡旋电场，这个电场是可以做功的，从而传递能量。
5. 电磁波就是电场和磁场相互作用，能量在空间中传递的典型例子。 在电磁波传播过程中，能量是以电场和磁场的联合形式流动的。
所以，你可以这样理解：洛伦兹力是磁场影响运动电荷的一个效应，它本身不直接带来能量的转移。能量的转移需要有能够做功的场（通常是电场）参与，而变化的磁场正是产生这种能够做功的电场的机制之一。
把电荷比作水滴，磁场像一个没有能量的旋转轮子。轮子可以改变水滴的运动方向（类似洛伦兹力），但轮子本身不能给水滴增加前进的动力（不做功）。真正让水滴加速前进的是水泵（类似能够做功的电场），而这个水泵的动力可能来自更复杂的系统，其中就可能涉及到能量的转换和传递。
我们来一点点剖析：
1. 洛伦兹力与功
首先，我们得回到洛伦兹力的定义。一个运动的电荷 $q$ 在磁场 $mathbf{B}$ 中受到的力是 $mathbf{F} = q(mathbf{v} imes mathbf{B})$，其中 $mathbf{v}$ 是电荷的速度。
功的定义是力在位移方向上的分量与位移的乘积。对于一个物体，在一段时间内，它受到的总功是力对位移的积分：$W = int mathbf{F} cdot dmathbf{r}$。
现在我们来看看洛伦兹力做的功：
$W_{lorentz} = int mathbf{F} cdot dmathbf{r} = int q(mathbf{v} imes mathbf{B}) cdot dmathbf{r}$
我们知道，位移 $dmathbf{r}$ 就是物体在时间 $dt$ 内的速度 $dmathbf{r} = mathbf{v} dt$。所以：
$W_{lorentz} = int q(mathbf{v} imes mathbf{B}) cdot (mathbf{v} dt)$
核心在这里：向量叉乘 $(mathbf{v} imes mathbf{B})$ 的结果是一个新的向量，它垂直于 $mathbf{v}$ 和 $mathbf{B}$ 所构成的平面。而点乘 $(mathbf{v} imes mathbf{B}) cdot mathbf{v}$ 则是计算这个新向量与速度 $mathbf{v}$ 的投影。由于 $(mathbf{v} imes mathbf{B})$ 总是垂直于 $mathbf{v}$，所以它们的点乘积永远是零。
这意味着：
$W_{lorentz} = int q(mathbf{0} cdot dt) = 0$
所以，单纯由静磁场施加在运动电荷上的洛伦兹力，确实不做功。 它只改变电荷运动的方向，但不改变电荷的速率或动能。想象一下一个电子在均匀磁场中做匀速圆周运动，磁场力始终指向圆心，它只负责提供向心力，让电子保持圆周运动，电子的速度大小（也就是动能）是恒定的。
2. 磁场传递能量吗？
这里我们就要小心了。洛伦兹力不做功，不等于磁场不传递能量。 这个问题的关键在于：洛伦兹力是磁场作用于运动电荷的“表现”，而能量的传递往往是通过电场来完成的，或者说，电场和磁场是能量传递的载体。
以下是详细的解释：
变化的磁场产生变化的电场： 这是法拉第电磁感应定律的核心。一个变化的磁场会产生一个涡旋电场。这个电场是无源的，不像静电场那样源于点电荷。
电场可以做功并传递能量： 这个涡旋电场，与洛伦兹力不同，它是可以做功的。一旦存在一个能够做功的电场，它就可以改变运动电荷的动能，从而实现能量的传递。
举个例子：
电动机: 在电动机里，线圈在磁场中转动。导线中的电子受到洛伦兹力，导致线圈转动。但是，如果仅仅是静磁场和稳定的电流，能量的传递就会显得神秘。实际上，当线圈在磁场中转动时，它自身也在切割磁感线，它自身的运动会产生一个感应电动势（和感应电场）。这个感应电场会阻碍线圈的运动（楞次定律）。
更关键的是，从能量传递的角度看，电源提供的电能最终是转化为电场能量在空间中传递，并通过电场与磁场的相互作用在电动机的线圈处被“吸收”，最终由电场（通过驱动电荷运动的合力）做功，将线圈推转起来。 这个过程涉及电场和磁场的动态变化以及能量在电磁场中的流动。
电磁波: 这是磁场传递能量最典型的例子。电磁波由振荡的电场和磁场组成。电场和磁场的相互变化，使得能量可以在空间中以电磁波的形式传播。 在传播过程中，电场和磁场都扮演着能量的载体。当电磁波遇到一个导体时，它会在导体中感应出电荷的运动，从而将能量传递给导体。这个过程中的“推动”作用，虽然最终体现在电荷受到的力上，但这个力往往是由电场（由变化的磁场产生，或者由接收天线本身的电荷运动引起）提供的，而电场是可以做功的。
更深层次的理解： Poynting 矢量
在电磁学中，能量的传递是通过 Poynting 矢量 ($mathbf{S}$) 来描述的。
$mathbf{S} = frac{1}{mu_0}(mathbf{E} imes mathbf{B})$
其中 $mathbf{E}$ 是电场强度，$mathbf{B}$ 是磁场强度，$mu_0$ 是真空磁导率。
Poynting 矢量的方向表示能量流动的方向，其大小表示单位面积上的能量流率（功率密度）。
静磁场的情况: 如果我们只有一个静磁场 $mathbf{B}$，并且没有变化的电场 $mathbf{E}$，那么 Poynting 矢量 $mathbf{S}$ 就等于零。这意味着静磁场本身并不携带能量流。它虽然可以对运动的电荷施加一个力，但这个力不改变动能，也不导致能量的转移。
动电磁场的情况: 当存在变化的电场和磁场时，Poynting 矢量就不再是零。
一个变化的磁场会产生一个涡旋电场。
一个变化的电场会产生一个涡旋磁场（这是麦克斯韦对安培定律的修正）。
这两种变化相互作用，使得电场和磁场可以共同携带能量在空间中传播，形成电磁波。
总结一下：
1. 洛伦兹力（$mathbf{F} = q(mathbf{v} imes mathbf{B})$）本身不做功。 它只改变运动电荷的速度方向，而不改变其速率和动能。
2. 单纯的静磁场不传递能量。 它没有能量流，Poynting 矢量为零。
3. 能量的传递是通过电磁场整体来完成的，并且通常由电场来“驱动”做功。
4. 变化的磁场可以产生涡旋电场，这个电场是可以做功的，从而传递能量。
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所以，你可以这样理解：洛伦兹力是磁场影响运动电荷的一个效应，它本身不直接带来能量的转移。能量的转移需要有能够做功的场（通常是电场）参与，而变化的磁场正是产生这种能够做功的电场的机制之一。
把电荷比作水滴，磁场像一个没有能量的旋转轮子。轮子可以改变水滴的运动方向（类似洛伦兹力），但轮子本身不能给水滴增加前进的动力（不做功）。真正让水滴加速前进的是水泵（类似能够做功的电场），而这个水泵的动力可能来自更复杂的系统，其中就可能涉及到能量的转换和传递。
网友意见
虽然不太清楚题主想问的【传递能量】是指什么。
但是确实，因为洛伦兹力不做功，所以磁场对物体的内能没有影响。
╮(╯_╰)╭
好了，高中物理水平的回到到此为止，我想大家应该也能很快意识到上述论断是不符合日常生活经验的，比如各种磁性现象。
所以事实上，高中物理细推起来处处都是坑，这仅仅只是一个新世界的一角而已。。
╮(╯_╰)╭
补充阅读：
整个经典物理学是如法解释物质的磁性起源的，原因就在于【洛伦兹力不做功】，所以磁场不会影响物体内部粒子的能量分布，进而在热平衡下物体的磁化率是零。。
所以物体的磁性，起源必须是量子的。。
虽然我很想说，磁性也是宏观量子现象，但是似乎大家并不买账的样子。。
╮(╯_╰)╭
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这其实是一个很常见但又容易混淆的问题，关键在于我们如何定义和理解“洛伦兹力”和“安培力”，以及它们作用在什么对象上。简单来说，洛伦兹力描述的是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是大量运动电荷（也就是电流）在磁场中整体受到的力的总和。这个区别，就决定了它们做功的属性。咱们一个一个来掰扯清楚。洛伦兹.............
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