磁與磁場

載流導線所受的磁力(magnetic force on a current-carrying wire)

當一根載有電流的導線處在磁場中時,整根導線會受到推力。正是這個效應驅動了每一具電動機、推動喇叭的紙盆、並使舊式類比電表的指針偏轉。它回答的問題是:既然運動中的電荷會受磁力,那麼一根導線(不過就是一根裝滿運動電荷的管子)會怎麼樣?

電流是一股電荷流,因此每個電荷都感受到勞侖茲力;把整根導線上的這些力加起來,就給了導線本身一個淨力。對於一根長 L、載有電流 I、處在均勻磁場 B 中的直導線,力的大小為 F = B I L sin(theta),其中 theta 是導線(電流方向)與磁場的夾角。力同時垂直於導線與磁場,方向由右手定則決定。當導線與磁場垂直時力最大,F = B I L;當導線與磁場平行時力為零。

這是機電裝置的主力。在馬達中,載流的線圈處在磁場裡,所產生的力形成使轉軸轉動的力矩。把電流反向或把磁場反向,力就跟著反向,而這正是馬達能持續往同一方向旋轉的原理。

一段長 0.2 m、載有 3 A 電流的導線垂直放在 0.5 T 的磁場中。它受到的力為 F = B I L = 0.5 乘 3 乘 0.2 = 0.3 N,足以讓導線明顯地被推向一側。

導線垂直於磁場時 F = B I L;把電流 I 反向,推力也隨之反向。

這個力不是新定律,而只是導線內所有運動電荷所受勞侖茲力的總和。若導線與 B 平行,即使流過很大的電流,受力仍為零。

又称
F = B I Lforce on a wire導線受磁力