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磁场对通电导线的作用力-安培力
最后更新:
2024-01-08 21:02
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磁场对通电导线的作用力-安培力
## 磁场对通电导线的作用力 我们知道磁场对通电导线有作用力,并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B。安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献,为了纪念他,人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力(Ampère force),把电流的单位定为安培 ### 安培力的方向 如图 1.1-1 所示,把一段导体棒悬挂在蹄形磁铁的两极间,通以电流。研究安培力的方向与哪些因素有关。 ![图片](/uploads/2024-01/image_202401089bf4906.png) 众多事实表明, 通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直 (图 1.1-2)。安培力的方向可用以下方法判定:伸开左手, 使拇指与其余四个手指垂直, 并且都与手掌在同一个平面内; 让磁感线从掌心垂直进入, 并使四指指向电流的方向, 这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 (图 1.1-3)。这就是判定通电导线在磁场中受力方向的左手定则 ( left-hand rule )。 ![图片](/uploads/2024-01/image_20240108b77bf25.png) ### 安培力的大小 垂直于磁场 $B$ 的方向放置的长为 $l$ 的一段导线,当通过的电流为 $I$ 时,它所受的安培力 $$ F=I l B $$ 其中力 $F$ 、电流 $I$ 、导线长度 $l$ 、磁感应强度 $B$ 的单位分别为牛顿 $(\mathrm{N})$ 、安培 $(\mathrm{A})$ 、米 $(\mathrm{m})$ 、特斯拉 $(\mathrm{T})$ 。 当磁感应强度 $B$ 的方向与通电导线的方向平行时, 导线受力为 0 。 若磁感应强度 $B$ 的方向与电流方向成 $\theta$ 角, 根据矢量的运算法则, $B$ 可以分解为与电流方向垂直的分量 $B_{\perp}$ 和与电流方向平行的分量 $B_{/ /}$(图 1.1-4) $$ \begin{aligned} & B_{\perp}=B \sin \theta \\ & B_{/ /}=B \cos \theta \end{aligned} $$ 其中 $B_{/ /}$对通电导线没有作用力, 导线所受的安培力只是 $B_{\perp}$ 产生的。由此得到 $$ F=I l B \sin \theta $$ 这就是一般情况下安培力的表达式, $F$ 的方向如图 1.1-5 所示。 ![图片](/uploads/2024-01/image_20240108a12cf12.png)
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