电磁学

磁场与磁力

磁场描述磁体和电流受到的磁作用；通电导线在磁场中受力 F = BIl sin θ。

F=BIl\sin\theta,\qquad \vec F=I\vec l\times\vec B

定义: 磁感应强度 B

磁感应强度 $B$ （特斯拉，T）表征磁场的强弱和方向。长度为 $l$ 、通有电流 $I$ 的直导线与 $\vec B$ 夹角为 $\theta$ 时，受力大小 $F=BIl\sin\theta$ 。力垂直于导线和磁场；对约定电流方向使用右手叉乘规则。

调节参数并拖动视图，观察物理场、轨迹或波形如何变化。

如何读图

例题: 例题

一根长 0.20 m 的导线通有 3.0 A 电流，并垂直置于 0.50 T 磁场中。求磁力。

解答

代入得 $F=0.50\times3.0\times0.20=0.30$ N。

通电导线所受力的方向可用左手定则或电流与磁感应强度的叉积确定。只反转电流或磁场，力的方向就反转；两者同时反转，力的方向不变。两根平行通电导线各自处于对方产生的磁场中，因此电流同向时相吸，反向时相斥。

力的公式也可用于测量 $B$ ：导线垂直时 $B=F/(Il)$ ，特斯拉等于 $\mathrm{N/(A\,m)}$ 。磁力只作用于处在磁场区域内的导线部分，不能把区域外的导线长度计入。

磁感线用于可视化磁场：曲线上某点的切线表示 $\vec B$ 的方向，疏密表示相对强弱。磁感线构成闭合回路，没有孤立的起点或终点。

导线与 $\vec B$ 平行时，磁力大小是多少？

保持电流、导线长度和夹角不变而将 $B$ 加倍，磁力：