通电导线在磁场中会受到安培力作用,安培力的发现具体分为几种情况。
1.磁感应强度B的方向与通电导线平行时,导线受力为0。
2.磁感应强度B的方向与通电导线垂直时,导线受力为F=BIL。
3.磁感应强度B的方向与通电导线夹角为θ时,导线受力为F=BILsinθ。
若磁感应强度B的方向与电流方向成θ角,根据矢量的运算法则,B可以分解为与电流方向垂直的分量B⊥和与电流方向平行的分量B//(图)

B⊥=Bsinθ
B//=Bcosθ
其中B对通电导线没有作用力,导线所受的安培力只是B⊥产生的。由此得到F=BILsinθ
这就是一般情况下安培力的表达式,F的方向如图所示。

重点: 分解磁场,垂直有效,平行无效。
4.导线的有效长度
公式F=BILsinθ,其中的L为导线在磁场中的有效长度。如弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的直线的长度,相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端,如图所示。

磁场与电流不垂直,先找等效长度,再分解磁场。

例题:如图所示,

有一根竖直长直导线和一个通电三角形金属框处于同一竖直平面内,当竖直长导线内通以方向向上的电流时,若重力不计,则三角形金属框将()
A.水平向左运动
B.竖直向上
C.处于平衡位置
D.会发生转动
【受力分析】 在匀强磁场中,封闭通电导线受安培力为0,非匀强磁场不为0。

右边折线部分平均磁感应强度更小,受安培力更小,所以向左运动。
例题:如图所示,边长为l、质量为m的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板,导线框中通一逆时针方向的电流,图中虚线过ab边中点和ac边中点,在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场,其磁感应强度大小为B,此时导线框处于静止状态,细线中的拉力为F₁;保持其他条件不变,现将虚线下方的磁场移至虚线上方,此时细线中拉力为F₂,则导线框中的电流大小为(A)

在匀强磁场中,弯线长度等效为两端点连线长度,但是要注意电流的方向问题.

此题易错点:容易把等效导体棒的电流方向搞错.
等效长度的电流方向是从起点指向终点.
例题:如图所示,

一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135°。流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。导线段abcd所受的磁场的作用力的合力(A)
A.方向沿纸面向上,大小为(√2+1)IBL
B.方向沿纸面向上,大小为(√2-1)IBL
C.方向沿纸面向下,大小为(√2+1)BL
D.方向沿纸面向下,大小为(√2-1)IBL
例题:如图所示,

一位于xOy平面内的矩形通电线圈只能绕Ox轴转动,线圈的四条边分别与x、y轴平行,线圈中电流方向如图所示,当空间加上如下所述的磁场时,线圈会转动起来的是(B).
(A)方向沿x轴的恒定磁场
(B)方向沿y轴的恒定磁场
(C)方向沿z轴的恒定磁场
(D)方向沿z轴的变化磁场
例题:如图所示,

在光滑的水平桌面上,有两根弯成直角的相同金属棒,它们的一端均可绕固定转动轴O自由转动,另一端b相互接触,组成一个边长为L的正方形框,匀强磁场的方向垂直于桌面向下,当框中通以图示方向的电流I时,两金属棒在b点的相互作用力为f,则此时磁感应强度的大小为多大.(不计电流产生的磁场)

例题:如图所示,由均匀导线制成的半径为R的圆环,以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的有直线边界(图中竖直虚线)的匀强磁场中.当圆环运动到图示位置(∠aOb=90°)时,a、b两点间的电势差为?

在匀强磁场的电场感应中:弯导线有效长度等效为两端连线的长度。
电势a点高于b点,E=√2BRv,U=3√2BRv/4,电流逆时针方向。