左手定則
左手定則是判斷通電導線處于磁場中時,所受安培力 F (或運動)的方向、磁感應強度B的方向以及通電導體棒的電流I三者方向之間的關系的定律。左手定則和右手定則是電磁學部分的重點之一。
左手定律是兩個向量叉乘判斷力方向的簡化形式。
左手定則,是英國電機工程師約翰.安布羅斯.弗萊明(JohnAmbroseFleming,1849~1945)提出的。1885年,弗萊明擔任英國倫敦大學電機工程學教授,由于學生經常弄錯磁場,電流和受力的方向。于是,他想用一個簡單的方法幫助學生記憶。“左手定則"由此誕生了。
將左手的食指,中指和拇指伸直,使其在空間內相互垂直。食指方向代表磁場的方向(從N級到S級),中指代表電流的方向(從正極到負極),那拇指所指的方向就是受力的方向。使用時可以記住,中指,食指,拇指指代“電,磁,力"。
主要應用:
判斷安培力:
導線在磁場中力的方向。根據左手定則:伸開左手,使拇指與其他四指垂直且在一個平面內,讓磁感線從手心流入,四指指向電流方向,大拇指指向的就是安培力方向(即導體受力方向)。
判斷洛倫茲力:
將左手掌攤平,讓磁感線穿過手掌心,四指表示電流方向,則和四指垂直的大拇指所指方向即為洛倫茲力的方向。注意,運動電荷是正的,大拇指的指向即為洛倫茲力的方向。反之,如果運動電荷是負的,仍用四指表示電荷運動方向,那么大拇指的指向的反方向為洛倫茲力方向。
兩者關系:
安培力是導體內定向移動的電荷所受洛倫茲力的合力。
當電流方向與磁場平行時,電荷的定向移動方向也與磁場方向平行,所受洛倫茲力為零,其合力安培力也為零。
洛倫茲力不做功是因為力的方向與粒子的運動方向垂直,根據功的公式W=FScosθ,θ=90°時,W=0。安培力與導線中的電流方向垂直,與導線的運動方向并不一定垂直,一般情況是在同一直線上的,因此安培力做功不為0。