磁场对电流作用力洛仑兹力
【教学结构】一、磁场对电流的作用力──安培力1．安培力的大小：根据磁感应强度的定义B
F，FBIL。IL
2．安培力的方向：左手定则：伸出左手，四指与姆指在同一平面内且姆指与四指垂直，让磁感线从手心穿过，四指指电流方向，则姆指所指方向为安培力方向。做好实验。3．适用条件：磁感应强度B与电流方向垂直，磁场是匀强磁场。应注意：若电流方向与磁感应强度B平行，安培力为零。若为某一角度，应取磁感应强度B与电流方向垂直方向的分量。在处理具体问题时，必须注意判断二者是否垂直，尤其是导线运动时的情况。4．磁场对通电线框的作用如图1所示，矩形线框ab、cd边长为L，bc、ad边长为，通入电流强度为I，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框可绕过bc、ad中点的轴oo′转动。为研究问题方便，把图1改为投影图2。图示情况，ab、cd边与B垂直，ab、cd边受磁场力FBLI，根据左手定则，ab边、cd边受力方向如图所示，其力矩为逆时针方
l向，大小为M′2BLI，若线圈的匝数为
，此时力矩为M
BLI
BSI，2
S为线框面积。线框沿逆时针方向转动α角如图3所示，线框位置变了但ab、cd与B垂直的情况没改变，FBIL，方向没变，但F的力臂变为OE
1cos2
α，则力矩M
BSIcosα，当α0时cosα1，则有力矩的最大值，Mm
BSI，此时线框平面与B平行，当α90°时，cosα0，M0，线框平面与磁感应强度B垂直。二、洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力1．定性分析：根据磁的电本质可知，磁场对电流的作用实质上是磁场对运动电荷的总作用。电流是运动电荷定向运动产生的，磁场对导体中所有运动电荷作用的总和即为磁场对电流的作用。上述分析可通过实验验证。教材中的实验，阴极射线管放在马蹄形磁铁中间可观察到电子束的偏转。2．洛仑力的大小，电流强度微观表达式：I
qsυ（s：导线横截面积，
是导线单位体积内自由电子个数，q为电子电量，υ是电子移动速度），根据磁场对电流作用力公式：FBIL，FNf，N为长为L横截面积为s的导线中自由电子总数，f为一个运动电荷所受磁场作用力，即洛仑兹力，结合I
qsυ，可得NfBL
qsυ，∵N
LS，∴fBqυ。从洛仑兹力和磁场对电流作用力的关系可知，fBqυ，适用于一定的条件：当υ⊥B时公式成立，当υ‖B时，f0，当υ与B有夹角α时，分解速度取其垂直B的速度分量。尤其应该注意的是，当υ‖B时，f0。3．洛仑兹力的方向：左手定则确定洛仑兹力的方向，这是由实验而归纳出的方r