1．電磁力定律

　　磁場(chǎng)對(duì)電流的作用是磁場(chǎng)的基本特征之一。實(shí)驗(yàn)表明，將長(zhǎng)度為l的導(dǎo)體置于磁場(chǎng)B中，通入電流i后，導(dǎo)體會(huì)受到力的作用，稱為電磁力。其計(jì)算公式為

F=ΣdF=iΣdl×B　　　　　　　　　　（1）

　　特別地，對(duì)于長(zhǎng)直載流導(dǎo)體，若磁場(chǎng)與之垂直，則計(jì)算電磁力大小的公式可簡(jiǎn)化為

F=Bli　　　　　　　　　　　　　　　（2）

　　這就是通常所說(shuō)的電磁力定律，也叫畢奧薩伐電磁力定律。式中電磁力F、磁場(chǎng)B和載流導(dǎo)體l的關(guān)系由左手定則（又稱電動(dòng)機(jī)定則）確定。

　　顯然，當(dāng)磁場(chǎng)與載流導(dǎo)體相互垂直時(shí)，由式（2）計(jì)算的電磁力有最大值。普通電機(jī)中，通常沿軸線方向，而B(niǎo)在徑向方向，正是出于這種考慮。這種考慮與產(chǎn)生最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則完全一致，實(shí)際上隱含了電機(jī)的可逆性原理。

　　由左手定則可知，電磁力作用在轉(zhuǎn)子的切向方向，因而就會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

　　2．電磁轉(zhuǎn)矩

　　由電磁力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩。設(shè)轉(zhuǎn)子半徑為r，單根導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩就是

　　　　　　　　　　　　　（3）

　　對(duì)匝數(shù)為N的線圈，仿運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)分析過(guò)程，設(shè)線圈兩側(cè)邊所在處的磁場(chǎng)分別為B₁和B₂，則有

　　　　　　　　　（4）

　　同理，若希望獲得最大電磁轉(zhuǎn)矩，B₂=－B₁是期望的。也就是說(shuō)，線圈兩側(cè)邊處的磁場(chǎng)大小恒相等、極性恒相反也是產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩的需要。對(duì)于一臺(tái)沿圓周均勻布置線圈的電機(jī)來(lái)說(shuō)，這種需要進(jìn)而就上升為要求氣隙磁場(chǎng)盡可能均勻，即B的大小處處都比較接近。這樣，電機(jī)的最大可能電磁轉(zhuǎn)矩就是

　　　　　　　（5）

　　式中，M為總線圈個(gè)數(shù)，D為轉(zhuǎn)子直徑。

　　在電動(dòng)機(jī)里，電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)使電機(jī)旋轉(zhuǎn)的原動(dòng)力，即電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，在電磁轉(zhuǎn)矩作用下，電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。在發(fā)電機(jī)里，可以證明，電磁轉(zhuǎn)矩是制動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，即電磁轉(zhuǎn)矩的方向與拖動(dòng)發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方向相反，原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩克服發(fā)電機(jī)內(nèi)制動(dòng)性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩而作功，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

　　電磁轉(zhuǎn)矩還可以用功率的關(guān)系求得。設(shè)P為電機(jī)的電磁功率，?為電機(jī)氣隙磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)角速度，則有

　　　　　　　　　　　　　　（6）

　　式中，P可為輸入電磁功率，也可為輸出電磁功率；相應(yīng)地，電磁轉(zhuǎn)矩T_em也就分別有輸入、輸出之分。