我們已經知道磁場對載流導體會施加力,并根據這個現象定義了一個物理量——磁感應強度B。
安培在研究磁場與電流的相互作用方面做出了杰出的貢獻,為了紀念他,人們把載流導線在磁場中受到的力稱為安培力,把電流的單位定為安培。
觀察安培力的方向
如上圖所示安培力左手定則,一根導體棒懸掛在馬蹄形磁鐵的兩極之間,電流通過導體棒。研究哪些因素與安培力的方向有關。
安培力的方向
按上圖所示組裝設備,進行實驗,觀察導體桿受力的方向。
1、上下交換磁極位置,改變磁場方向,觀察導體桿所受力的方向是否改變。
2、改變導體棒中的電流方向,觀察力的方向是否改變。
實驗現象表明,載流導體所受力的方向與磁場方向、電流方向有關。你能試著畫出各種情況下三者的方向,進行歸納分析,找出其中的規律嗎?
大量事實表明安培力左手定則,磁場中載流導體所受的安培力的方向,與電流方向和磁感應強度方向垂直(圖)。
安培力的方向可用下列方法測定:伸出左手,使大拇指與其余四指垂直,且均與手掌處于同一平面內;讓磁力線從手掌垂直進入,使四指指向電流方向。此時大拇指指向的方向即為磁場中載流導線上安培力的方向(圖)。
這是確定磁場中載流導線上力的方向的左手定則。
磁場和安培力的問題在很多方面與電場和庫侖力的問題相似,但安培力比庫侖力要復雜得多。研究庫侖力時,受力的物體是點電荷,點電荷上力的方向與電場方向相同或相反;但研究安培力時,受力的物體是載流導線,載流導線上力的方向不僅與磁場方向、電流方向不在一條直線上,也不在同一平面上。因此網校頭條,研究安培力的問題涉及到三維空間。
安培力的本質是洛倫茲力作用于導體中每一個運動電荷的宏觀表現。洛倫茲力等于速度與磁感應強度的矢量積與電荷的乘積。既然是矢量積,力的方向就一定垂直于速度方向與磁感應強度方向所確定的平面。安培力就是洛倫茲力作用于形成電流定向運動的電荷的合力,洛倫茲力的方向永遠垂直于電荷運動方向。至于洛倫茲力的這個性質,確實是最初通過實驗總結得到的。
安培力的方向:
垂直于 B 和 I 定義的平面。
安培力的方向既垂直于磁場B,也垂直于電流I,但B與I不一定垂直。