由于载流导线可以产生磁场磁场方向，所以它也相当于一块磁铁。那么，载流导线在磁场中也会受到力吗？我们将通过实验来研究这个问题。
演示
安培力的观察
如图2.3-1所示，如果将一根直导线放在磁场中，并使电流流过导线，则可以看到原本静止的导线移动了。
图2.3-1 磁场对载流导体有很强的影响
磁场中载流导体所受的力称为安培力。这种力以他的名字命名，因为法国科学家安培是第一个研究磁场对载流导体影响的人。
将一根通有电流的直导线放在磁场中，当导线方向垂直于磁场方向时，导线所受的安培力最大，当导线方向与磁场方向一致时，导线不受安培力影响，当导线方向斜于磁场方向时，导线所受的安培力在最大值与0之间，我们只研究导线所受安培力最大的情况。
演示
影响安培力大小的因素
如图2.3-2所示，三块相同的马蹄形磁铁并排摆放，极间磁场可视为均匀。磁铁两极间悬挂一根直导线，当电流通过时，导线会摆动一个角度，通过这个角度可以比较安培力的大小。
图2.3-2 影响安培力大小的因素研究
通过分别连接“2、3”和“1、4”，可以改变导线载流部分的长度，通过外电路控制电流的强弱。
首先保持载电导线的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变载电导线的长度，观察这两个因素对安培力的影响。
通过大量实验事实的分析，我们认识到，磁场中载流导线所受的安培力的大小，既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，可用下式表示：
F＝胆红素
其中B为比例系数。
磁感应
对于不同的磁场，上述比例关系都成立，但不同强度的磁场中，比例系数B不同。B反映磁场的强弱，称为磁感应强度（ ），即
B＝（frac{F}{{IL}}）
磁感应强度B的单位由F、I、L的单位确定。在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，缩写为特斯拉，符号为T：
1 T＝1(frac{{rm{N}}}{{{rm{A}} cdot {rm{m}}}})
电场强度E用来描述电场的强度。磁感应强度B在磁场中的作用类似磁场方向，但由于历史原因，不称为“磁场强度”。
地磁场在地面附近的磁感应强度只有0.3×10-4～0.7×10-4 T，属于很微弱的磁场，永磁体极点附近的磁感应强度为10-3～1 T，在电动机、变压器的铁芯中，磁感应强度可达0.8～1.4 T，人体心脏工作时产生的磁场约为10-10 T，人脑神经活动产生的磁场则更微弱。
磁感应强度是一个矢量，它不仅有大小，还有方向。磁场中某一点处的小磁针N极所受力的方向，就是该点磁感应强度的方向。过去我们所说的“磁场方向”，其实就是磁感应强度的方向。
安培力的方向
在前面的实验中，如果把磁铁的两极位置互换，磁场的方向就会改变，导线上作用的力的方向就会相反；当磁场方向不变，但电流方向改变时，导线上作用的力的方向也会相反。由此可见，安培力的方向与磁场方向和电流方向有关。
经过分析大量的实验结果可以发现，安培力的方向既垂直于磁感应强度方向，也垂直于电流方向；这三个方向之间的关系可以用左手定则（图2.3-3）确定：伸出左手，使大拇指与其他四指垂直，且均与手掌在一个平面上，让磁力线穿过手掌，使四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是载流导线上安培力的方向。
图2.3-3 对左手定则的思考与讨论
线圈在磁场中如何运动？
如果放置在磁场中的不是一段载流导线，而是一段载流矩形线圈abcd（图2.3-4），会发生什么情况？
图2.3-4 带电的矩形线圈在磁场中如何运动？ 电机
在磁场中，线圈受到安培力而扭曲（图2.3-5）。如果给线圈通以正确方向的电流，线圈就会旋转。我们使用的马达就是利用安培力来工作的。如今，马达广泛用于工厂、办公室和家庭。
图2.3-5 通电的线圈在磁场中会因安培力而扭曲，电动机就是利用此原理设计的。
各类电动机都有定子和转子。定子是电动机的固定部分，可以是线圈，也可以是磁铁；转子是电动机的旋转部分（图2.3-6）；线圈嵌在硅钢片的槽内。直流电动机内还有电刷和换向器，它们可以连续地给线圈提供电流，并及时改变流入线圈的电流方向，可使转子按一个方向连续旋转。直流电动机广泛应用于电动剃须刀、录音机、录像机、计算机、电动玩具、电力机车、电子钟表等，大功率直流电动机还用于有轨电车、高速电梯等。
图2.3-6 电动机的定子和转子
图2.3-7 时钟上的直流电机
图2.3-8 计算机软盘驱动器中的电动机。无刷直流电动机用于旋转软盘，步进电动机用于改变磁道。
电动机给家庭生活带来哪些改变？
您家里的哪些电器带有电动机？
如果没有电动机，您家里的哪些任务需要从电动变为手动？如果没有电动机，您家里的哪些任务根本无法完成？
科学足迹
牛顿在电学中
安培最有影响力的科学工作是在电磁学领域。在得知奥斯特的实验后，他第二天就开始实验，并有了新发现。安培把导线绕成圆筒，制成螺线管。虽然这个螺线管是用铜线而不是铁线绕的，但接上电源后，它却能吸引小铁钉。如今，几乎任何电子仪器都离不开线圈，可见安培这一发现的重要性。
安培对平行导体与电流相互作用进行了实验网校头条，证明了载流导体之间可以像磁极一样相互作用。他对不同形状的载流导体进行了多次精密的实验，结合严谨的数学推导，推导出电流间相互作用力大小和方向的安培公式。
图2.3-9 安培平行导线实验。通电后，你能确定它们之间的力的方向吗？
安培对电学的贡献是多方面的，具有奠基性。麦克斯韦称安培为“电学界的牛顿”。安培之所以能取得重大研究成果，与他所受的数学训练密不可分。现代科学的重要特征之一，就是定量分析。数学是科学的语言。系统地运用数学研究物理，是19世纪物理学发展的重要特征之一，为具有数学天赋的物理学家创造了一席之地。今天，数学在科学研究中的作用更为重要。另一方面，安培非常重视学术交流，他能够敏感地从别人的工作中提出前沿课题，抓住机遇，迅速进入新的研究领域。
如今，各种电器的标签上常常可以看到安培名字的第一个字母“A”，这是因为人们用电流的单位来纪念安培。
探索者
颤抖的细丝
将一块马蹄形磁铁慢慢靠近发光的白炽灯泡（图2.3-10），可以看到灯丝颤动。
图2.3-10 颤动的灯丝
猜猜要什么样的电流通过灯丝才能让它颤动？
问题和练习
1、图2.3-11示出了磁场中通有电流的直导体，电流方向垂直于磁场。图中标出了电流、磁感应强度、安培力三个量中的两个方向。试指出第三个量的方向。用“.”表示磁通线垂直于纸面向外，“×”表示磁通线垂直于纸面向内；用“⊙”表示电流垂直于纸面向外，“⊗”表示电流垂直于纸面向内。
图2.3-11 分别标出电流、安培力或磁感应强度的方向
2. 一根长2m、载有1A电流的直导线，水平放置在东西方向，试估算地磁场中导线所受的安培力。
3. 左手定则是一种确定安培力方向的方法。也可以用其他容易记住的方法来表示磁感应强度方向、电流方向和安培力方向之间的关系。你能提出一种方法吗？
4、赤道处的地磁场可看作是一个南北方向的均匀磁场，磁感应强度的大小为0.50×10-4。若在赤道处有一条东西方向的直导线，长20m，载有30A的电流，由东向西流动，地磁场对这根导线的作用力有多大？方向是什么？
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