我们已经知道磁场对载流导体会施加力,并根据这个现象定义了一个物理量——磁感应强度B。
安培在研究磁场与电流的相互作用方面做出了杰出的贡献,为了纪念他,人们把载流导线在磁场中受到的力称为安培力,把电流的单位定为安培。
观察安培力的方向
如上图所示安培力左手定则,一根导体棒悬挂在马蹄形磁铁的两极之间,电流通过导体棒。研究哪些因素与安培力的方向有关。
安培力的方向
按上图所示组装设备,进行实验,观察导体杆受力的方向。
1、上下交换磁极位置,改变磁场方向,观察导体杆所受力的方向是否改变。
2、改变导体棒中的电流方向,观察力的方向是否改变。
实验现象表明,载流导体所受力的方向与磁场方向、电流方向有关。你能试着画出各种情况下三者的方向,进行归纳分析,找出其中的规律吗?
大量事实表明安培力左手定则,磁场中载流导体所受的安培力的方向,与电流方向和磁感应强度方向垂直(图)。
安培力的方向可用下列方法测定:伸出左手,使大拇指与其余四指垂直,且均与手掌处于同一平面内;让磁力线从手掌垂直进入,使四指指向电流方向。此时大拇指指向的方向即为磁场中载流导线上安培力的方向(图)。
这是确定磁场中载流导线上力的方向的左手定则。
磁场和安培力的问题在很多方面与电场和库仑力的问题相似,但安培力比库仑力要复杂得多。研究库仑力时,受力的物体是点电荷,点电荷上力的方向与电场方向相同或相反;但研究安培力时,受力的物体是载流导线,载流导线上力的方向不仅与磁场方向、电流方向不在一条直线上,也不在同一平面上。因此网校头条,研究安培力的问题涉及到三维空间。
安培力的本质是洛伦兹力作用于导体中每一个运动电荷的宏观表现。洛伦兹力等于速度与磁感应强度的矢量积与电荷的乘积。既然是矢量积,力的方向就一定垂直于速度方向与磁感应强度方向所确定的平面。安培力就是洛伦兹力作用于形成电流定向运动的电荷的合力,洛伦兹力的方向永远垂直于电荷运动方向。至于洛伦兹力的这个性质,确实是最初通过实验总结得到的。
安培力的方向:
垂直于 B 和 I 定义的平面。
安培力的方向既垂直于磁场B,也垂直于电流I,但B与I不一定垂直。