載流導體在磁場中的受力
當載流導體垂直放置於磁場中時,會發現導體上會受到一個力的作用,該力的方向垂直於磁場方向和電流方向。
解釋
考慮一根通有 I 安培電流的直導體。如果磁通密度為 B,導體的有效長度為 l,導體與磁場方向的夾角為 θ。

實驗發現,作用在導體上的力 (F) 的大小與以下因素成正比:
磁通密度 (B),
導體中的電流 (I),以及
角度 θ 的正弦值,即 sinθ。
因此,
$$\mathrm{\mathit{F\propto BIl\:sinθ}}$$
$$\mathrm{\Longrightarrow \mathit{F= K BIl\:sinθ}}$$
其中,k 為比例常數,在 SI 單位制中其值為 1。因此,
$$\mathrm{\mathit{F = BIl\:sinθ}\:\:\:\:\:\:...(1)}$$
情況 1 - 當 θ = 0° 或 180° 時,sin θ = 0,因此,
$$\mathrm{\mathit{F }= 0\:\:\:\:\:\:...(2)}$$
情況 2 - 當 θ = 90° 時,sin θ = 1,因此,
$$\mathrm{\mathit{F=BIl}\:\:\:\:\:\:...(3)(即 F 最大)}$$
數值示例
一根長 0.5 米的直導線通有 150 安培的電流,並且與 2.5 韋伯/米2的均勻磁場成 60° 角。求當 (a) 導線處於給定位置時,(b) 導線處於與磁場垂直的位置時,導體上的機械力。
解答
當導線與磁場成 60° 角時
$$\mathrm{\mathit{F=BIl\:sinθ}=2.5\times150\times0.5\times sin60=162.38N}$$
當導線與磁場垂直時
$$\mathrm{\mathit{F=BIl}=2.5\times150\times0.5=187.5N}$$
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