节能环保已是新世纪一个非常重要的理念，电动汽车和油电混合动力汽车正在大力推广和发展，作为动力的电动机，就是根据电流在磁场中受到磁场力来工作的。物理中把磁场对通电导线（电流）作用的磁场力叫做安培力，这一节我们来研究它的大小和方向情况。

一、左手定则

如图7-18所示的实验中，当导体棒中有电流通过时可以看到导体棒发生运动，根据其运动情况可以判断安培力的方向。如果改变导体棒中电流的方向，导体棒运动的方向也随之改变；如果调换磁铁两极的位置，即改变磁场方向，导体棒运动的方向也会随着发生改变。可见通电导线在磁场中所受安培力的方向与磁场方向和电流方向都有关。

图7-18 通电导体在磁场中的运动

图7-19 左手定则

通过大量的实验，人们总结出通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，这三个方向之间的关系服从左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指在同一个平面内且相互垂直，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流的方向，则大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。如图7-19所示。

在如图7-20所示的直流电动机原理图中，利用左手定则可知，磁场对平面线圈中左侧的电流产生向上的安培力对线圈右侧的电流产生向下的安培力，从而对线圈产生力矩的作用，使线圈在磁场中绕着中轴转动。

当线圈从图示位置转过90°时换向器会自动将电流方向反转过来，使其继续旋转下去。（请同学们想一想，如果用交流电会怎样呢？）

直流电动机广泛地应用在电动剃须刀、电动玩具、录音机、电力机车、电子钟表、计算机中。大功率输出的直流电动机常使用在电车和高速电梯上。

二、安培定律

图7-20 直流电动机的原理图

磁场对电流的安培力究竟有多大呢？

把一个长度为l、电流为I的一段通电导线垂直于磁场方向放入磁感强度为B的匀强磁场时，它所受到的安培力的大小可以由磁感强度的定义式B=导出

在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，导线受到安培力的大小等于导线中的电流I、导线的长度l、磁感应强度B的乘积，这就是安培定律。

例题 如图7-21所示，在磁感应强度为0.8T的匀强磁场中，有一段长20cm并与磁场方向垂直放置的直导线。当直导线中有10A电流通过时，直导线所受的安培力有多大？方向如何？

已知：B=0.8T，l=20cm=0.2m，I=10A

求：F(www.daowen.com)

解 根据公式（7-3），直导线所受安培力为

由左手定则可知，力的方向垂直于B和I所决定的平面向里，垂直纸面指向里。

答：直导线所受安培力的大小为1.6N，方向垂直于纸面向里。

图7-21 磁场中的直线电流

【实践活动】

用一根条形磁铁慢慢靠近发光的白炽灯炮，你会看到灯丝颤动起来，怎样解释看到的现象呢？

习题7-3

1.如题图7-6（a）、（b）、（c）所示，一根通电直导线垂直于磁场方向放置在感应强度为B匀强磁场中。图中已标明电流、磁感应强度和安培力这三个物理量中两个量的方向，试分别标出第三个量的方向。

题图7-6 用左手定则判断，并标出第三个量的方向

2.如题图7-7表示磁感应强度B、电流I和磁场对电流作用的安培力F的相互关系，其中正确的是（ ）。

题图7-7 用左手定则判断各图情况

3.把长10cm的直导线放入磁感强度为0.2T的匀强磁场中。如果导线中通过的电流是3.0A，当电流方向与磁场方向平行和垂直时，导线受到的安培力各是多大？

4.在匀强磁场中放一个长方形通电平面线圈，电流方向如题图7-8所示，问线圈各边受到的安培力各是什么方向？线圈将会向哪个方向转动？

题图7-8 判断线圈转动情况