磁场对不通电的导线有力的作用吗?为什么通电导线与磁场方向平行时没有力的作用?

Question

磁场对不通电的导线有力的作用吗?为什么通电导线与磁场方向平行时没有力的作用?

Answer 1

磁场不仅有方向性,而且有强弱的不同．我们怎样来表示磁场的强弱呢?
与电场强度类似,研究磁场的强弱,我们要从分析电流在磁场中的受力情况着手,找出表示磁场强弱的物理量．
磁场对电流的作用力通常称为安培力．这是为了纪念法国物理学家安培（1775－1836）,他研究磁场对电流的作用力有杰出的贡献．
通电导线在磁场中受到的作用力.电流为I、长为L的直导线.在匀强磁场B中受到的安培力大小为：F＝ILBsin(I,B),其中(I,B)为电流方向与磁场方向间的夹角.安培力的方向由左手定则判定.对于任意形状的电流受非匀强磁场的作用力,可把电流分解为许多段电流元I△L,每段电流元处的磁场B可看成匀强磁场,受的安培力为△F=I△L·Bsin(I,B),把这许多安培力加起来就是整个电流受的力.
应该注意,当电流方向与磁场方向相同或相反时,即(I,B)=0或p时,电流不受磁场力作用.当电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大为F=ILB.
安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力.磁场对运动电荷有力的作用,这是从实验中得到的结论.同样,当电荷的运动方向与磁场平行时不受洛伦兹力作用,也是从实验观察中得知的.当电流方向与磁场平行时,电荷的定向移动方向也与磁场方向平行,所受洛伦兹力为零,它们的合力安培力也为零.
洛伦兹力不做功是因为力的方向与粒子的运动方向垂直,根据功的公式W=FScosα,α=90度时W=0.而安培力是与导线中的电流方向垂直,与导线的运动方向并不一定垂直,一般遇到的情况大多是在同一直线上的,所以安培力做功不为零.