当载流导线置于磁场中时,导线受到一种力的作用,驱使载流导线向一定方向运动。这个作用力叫安培力。实验证明:安培力的大小与磁场强度即磁感应强度B、导线上电流I的大小以及导线在磁场中的长度成正比。
对于均匀磁场来说,如图1-19(a)所示,当导线与磁场相互垂直时,电磁力F等于磁感应强度B、导线电流I以及导线位于磁场中的长度l的乘积,即:
F=BIl
式中 B——磁感应强度,T;
I——电流,A;
l——导线长度,m;
F——磁场力,N。
磁场力F的单位为N。
如果载流导线与磁场的位置不相垂直,则导线上所受的电磁场力将减小。如导线所处的位置与磁场相平行,则导线上所受的磁场力将等于零。
因此,在均匀电磁场中,当B、I、l一定时,作用于导线上的磁场力F,还与磁感应强度B及电流强度I的夹角的正弦成正比。即:(www.daowen.com)
F=BIl sinα
式中 α——B与I的夹角,如图1-19(b)所示。
磁场力的方向,用左手定则来判定。如图1-19(c)所示。伸出左手掌,使磁力线穿过手心,大拇指与四指垂直,使伸直的四指和电流的方向一致,大拇指所指的方向就是安培力的方向。
图1-19 左手定则
(a)导线与磁场相互垂直;(b)载流导线与磁场不相垂直;(c)用左手定则来判断磁力方法
载流导线在磁场中的受力,也可以用磁力线的概念来解释。如图1-20所示,载流导线本身产生的磁场,因导线的电流方向是×表示流入纸面。根据右手螺旋定则,产生的磁力线是顺时针方向的。从图1-20(a)可知,在导线上部,导线电流磁场与磁铁磁场方向一致;在导线下部,导线电流磁场与磁铁磁场方向相反。所以这个载流导线所产生的磁场与磁铁磁场相作用,结果是导线上部磁场加强了,下部磁场相互抵消而减弱了,如图1-20(b)所示。
图1-20 载流导线在磁场中受力示意图
显而易见,载流导线处在这样的磁场中,将受到一个向下的作用力。
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