磁场对电流作用力 洛仑兹力【教学结构】一、磁场对电流的作用力──安培力1．安培力的大小：根据磁感应强度的定义 B=，F=BIL。2．安培力的方向：左手定则：伸出左手，四指与姆指在同一平面内且姆指与四指垂直，让磁感线从手心穿过，四指指电流方向，则姆指所指方向为安培力方向。做好实验。3．适用条件：磁感应强度 B 与电流方向垂直，磁场是匀强磁场。应注意：若电流方向与磁感应强度 B 平行，安培力为零。若为某一角度，应取磁感应强度 B 与电流方向垂直方向的分量。在处理具体问题时，必须注意判断二者是否垂直，尤其是导线运动时的情况。4．磁场对通电线框的作用如图 1 所示，矩形线框 ab、cd 边长为 L，bc、ad 边长为 ，通入电流强度为 I，置于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，线框可绕过 bc、ad 中点的轴 oo′转动。为研究问题方便，把图 1 改为投影图 2。图示情况，ab、cd 边与 B 垂直，ab、cd 边受磁场力 F=BLI，根据左手定则，ab 边、cd 边受力方向如图所示，其力矩为逆时针方向，大小为 M′=2BLI·，若线圈的匝数为 n，此时力矩为M=nBL I=nBSI，S 为线框面积。线框沿逆时针方向转动 α 角如图 3 所示，线框位置变了但ab、cd 与 B 垂直的情况没改变，F=BIL，方向没变，但 F 的力臂变为 OE=cosα，则力矩M=nBSIcosα，当 α=0 时 cosα=1，则有力矩的最大值，Mm=nBSI，此时线框平面与 B 平行，当α=90°时，cosα=0，M=0，线框平面与磁感应强度 B 垂直。二、洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力1．定性分析：根据磁的电本质可知，磁场对电流的作用实质上是磁场对运动电荷的总作用。电流是运动电荷定向运动产生的，磁场对导体中所有运动电荷作用的总和即为磁场对电流的作用。上述分析可通过实验验证。教材中的实验，阴极射线管放在马蹄形磁铁中间可观察到电子束的偏转。2．洛仑力的大小，电流强度微观表达式：I=nqsυ（s：导线横截面积，n 是导线单位体积内自由电子个数，q 为电子电量，υ 是电子移动速度），根据磁场对电流作用力公式：F=BIL，F=Nf，N 为长为 L 横截面积为 s 的导线中自由电子总数，f 为一个运动电荷所受磁场作用力，即洛仑兹力，结合 I=nqsυ，可得 Nf=BLnqsυ， NnLS，∴f=Bqυ。从洛仑兹力和磁场对电流作用力的关系可知，f=Bqυ，适用于一定的条件：当 υ⊥B 时公式成立，当 υ‖B 时，f=0，当 υ 与 B 有夹角 α 时，分解速度取其垂直 ...
