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
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