安培力

安培力是高中物理最常考的力之一，也是最難的一個力。安培力在磁場與電磁感應(yīng)兩個章節(jié)中均有考察。我們下面來從大小和方向兩個方面研究安培力。

安培力的大小

⒈公式F=BILsinθ （θ為B與I夾角）

⒉通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，安培力最大；

⒊通電導(dǎo)線平行于磁場方向時，安培力為零；

⒋B對放入的通電導(dǎo)線來說是外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度

⒌式中的L為導(dǎo)線垂直于磁場方向的有效切割長度。

例如，半徑為r的半圓形導(dǎo)線與磁場B垂直放置，導(dǎo)線的的等效長度為2r，安培力的大小就是BI*2r 。

安培力的方向

⒈方向由左手定則來判斷。請點擊這里查看左手定則的內(nèi)容。

⒉安培力總是垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I所決定的平面，但B、I不一定是垂直關(guān)系。

洛倫茲力f向安培力F推導(dǎo)

如果將上述的導(dǎo)線垂直放入磁場，那么每個電荷（基元電荷）受到的洛侖茲力為f=evB；

我們依然取上述長為l的一段導(dǎo)線，其中的電荷總數(shù)量依然是N=nV=nSL；

那么這段導(dǎo)線的所有電子的洛倫茲的合力為F=Nf=nSLevB；

在這里我們補(bǔ)充一下，所有的洛倫茲力f的方向是一致的，因此合力就是Nf。

利用（2）中I的推導(dǎo)公式I=neSv；將其帶入，

則有F=BIL，這就是安培力的公式。

我們有這樣的結(jié)論：

桿件所受到的安培力是其內(nèi)部大量粒子所受到的洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)。

洛倫茲力與安培力公式的比較

洛倫茲力f=Bvq；其描述的是某個粒子的受力情況。

安培力F=BIL；其描述的是通電的桿件的受力情況。

通過公式的比較，我們應(yīng)確定主思路：

1利用微積分基本原理，建立起單獨某個粒子與桿件內(nèi)大量粒子之間的關(guān)系；

2研究IL與vq之間的關(guān)系。