長(zhǎng)為L(zhǎng)的垂直于磁場(chǎng)B放置的通電直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中有電流I流過時(shí)，便受到安培力F=ILB；在垂直于磁場(chǎng)B以速率v運(yùn)動(dòng)的自由電荷q受洛倫茲力f=qvB．而電流是由電荷定向運(yùn)動(dòng)而形成的，由此我們可以想象，安培力是磁場(chǎng)對(duì)長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電直導(dǎo)線中所有參與定向運(yùn)動(dòng)的自由電荷施加的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．請(qǐng)你用所學(xué)的知識(shí)證明這種想法是正確的．
分析：根據(jù)電流的微觀表達(dá)式和磁場(chǎng)對(duì)電荷的洛倫茲力的公式，可以求出磁場(chǎng)對(duì)所有的電荷的作用力的大小，在根據(jù)電流強(qiáng)度的定義，可以得到磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力即為安培力．
解答：證明：設(shè)想導(dǎo)線的橫截面積為S，導(dǎo)線中單位體積的自由電荷數(shù)目為n，則長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)線中自由電子的數(shù)目為nLS，
當(dāng)有電流I流過時(shí)這些自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率設(shè)為v，則磁場(chǎng)對(duì)這根導(dǎo)線中所有的自由電荷施加的力為：
F=nLSqvB… ①
在導(dǎo)體中任取一截面A，t時(shí)間通過其自由電荷的數(shù)目為：N=nSvt
則t時(shí)間通過A截面的電量為Q=Nq=qnSvt導(dǎo)體的電流強(qiáng)度：I=
Q
t
=nqSv…②
將②式代入①式得：F=ILB 
此即整個(gè)長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒受到的安培力．
由此可見安培力的確是磁場(chǎng)對(duì)長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電直導(dǎo)線中所有參與定向動(dòng)的自由電荷施加的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．
點(diǎn)評(píng)：安培力洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，它們的本質(zhì)是一樣的，正是由于這樣，在判斷方向的時(shí)候采用的都是左手定則．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)某種電磁泵的結(jié)構(gòu)如圖所示，把裝有液態(tài)鈉的矩形截面導(dǎo)管（導(dǎo)管是環(huán)形的，圖中只畫出其中一部分）水平放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)管垂直．讓電流I按如圖方向橫穿過液態(tài)鈉且電流方向與B垂直．設(shè)導(dǎo)管截面高為a，寬為b，導(dǎo)管有長(zhǎng)為L(zhǎng)的一部分置于磁場(chǎng)中．由于磁場(chǎng)對(duì)液態(tài)鈉的作用力使液態(tài)鈉獲得驅(qū)動(dòng)力而不斷沿管子向前推進(jìn)．整個(gè)系統(tǒng)是完全密封的．只有金屬鈉本身在其中流動(dòng)，其余的部件都是固定不動(dòng)的．
（1）在圖上標(biāo)出液態(tài)鈉受磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力的方向．
（2）假定在液態(tài)鈉不流動(dòng)的條件下，求導(dǎo)管橫截面上由磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力所形成的附加壓強(qiáng)p與上述各量的關(guān)系式．
（3）設(shè)液態(tài)鈉中每個(gè)自由電荷所帶電量為q，單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電荷數(shù)為n，求在橫穿液態(tài)鈉的電流I的電流方向上參與導(dǎo)電的自由電荷定向移動(dòng)的平均速率v0．

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科目：高中物理 來源： 題型：

在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)液態(tài)金屬或在醫(yī)療器械中抽動(dòng)血液等導(dǎo)電液體時(shí)，常使用電磁泵.某種電磁泵的結(jié)構(gòu)如圖4所示，把裝有液態(tài)鈉的矩形截面導(dǎo)管（導(dǎo)管是環(huán)形的，圖中只畫出其中一部分）水平放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)管垂直.讓電流I按如圖方向橫穿過液態(tài)鈉且電流方向與B垂直.設(shè)導(dǎo)管截面高為a，寬為b，導(dǎo)管有長(zhǎng)為L(zhǎng)的一部分置于磁場(chǎng)中.由于磁場(chǎng)對(duì)液態(tài)鈉的作用力使液態(tài)鈉獲得驅(qū)動(dòng)力而不斷沿管子向前推進(jìn).整個(gè)系統(tǒng)是完全密封的.只有金屬鈉本身在其中流動(dòng)，其余的部件都是固定不動(dòng)的.

（1）在圖上標(biāo)出液態(tài)鈉受磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力的方向；
（2）假定在液態(tài)鈉不流動(dòng)的條件下，求導(dǎo)管橫截面上由磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力所形成的附加壓強(qiáng)p與上述各量的關(guān)系式；
（3）設(shè)液態(tài)鈉中每個(gè)自由電荷所帶的電荷量為q，單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電荷數(shù)為n，求在橫穿液態(tài)鈉的電流I的電流方向上參與導(dǎo)電的自由電荷定向移動(dòng)的平均速率v0.

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科目：高中物理 來源： 題型：

在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)液態(tài)金屬或在醫(yī)療器械中抽動(dòng)血液等導(dǎo)電液體時(shí)，常使用電磁泵.某種電磁泵的結(jié)構(gòu)如圖6-1-4所示，把裝有液態(tài)鈉的矩形截面導(dǎo)管（導(dǎo)管是環(huán)形的，圖中只畫出其中一部分）水平放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)管垂直，讓電流I按如圖方向縱向穿過液態(tài)鈉且電流方向與B垂直.設(shè)導(dǎo)管截面高為a，寬為b，導(dǎo)管有長(zhǎng)為l的一部分置于磁場(chǎng)中，由于磁場(chǎng)對(duì)液態(tài)鈉的作用力使液態(tài)鈉獲得驅(qū)動(dòng)力而不斷沿管子向前推進(jìn).整個(gè)系統(tǒng)是完全密封的，只有金屬鈉本身在其中流動(dòng)，其余的部件是固定不動(dòng)的.

圖6-1-4

(1)在圖上標(biāo)出液態(tài)鈉受磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力的方向;

(2)假定在液態(tài)鈉不流動(dòng)的條件下，求導(dǎo)管橫截面上由磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力所形成的附加壓強(qiáng)p與上述各量的關(guān)系式;

(3)設(shè)液態(tài)鈉中每個(gè)自由電荷所帶電荷量為q，單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電荷數(shù)為n，求在橫穿液態(tài)鈉的電流I的方向上參與導(dǎo)電的自由電荷定向移動(dòng)的平均速度v.

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科目：高中物理 來源：2012年粵教版高中物理選修3-2 3.5用傳感器測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度練習(xí)卷（解析版） 題型：簡(jiǎn)答題

在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)液態(tài)金屬或在醫(yī)療器械中抽動(dòng)血液等導(dǎo)電液體時(shí)，常使用電磁泵.某種電磁泵的結(jié)構(gòu)如圖所示，把裝有液態(tài)鈉的矩形截面導(dǎo)管（導(dǎo)管是環(huán)形的，圖中只畫出其中一部分）水平放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)管垂直，讓電流I按如圖方向縱向穿過液態(tài)鈉且電流方向與B垂直.設(shè)導(dǎo)管截面高為a，寬為b，導(dǎo)管有長(zhǎng)為l的一部分置于磁場(chǎng)中，由于磁場(chǎng)對(duì)液態(tài)鈉的作用力使液態(tài)鈉獲得驅(qū)動(dòng)力而不斷沿管子向前推進(jìn).整個(gè)系統(tǒng)是完全密封的，只有金屬鈉本身在其中流動(dòng)，其余的部件是固定不動(dòng)的。

（1）在圖上標(biāo)出液態(tài)鈉受磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力的方向;

（2）假定在液態(tài)鈉不流動(dòng)的條件下，求導(dǎo)管橫截面上由磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力所形成的附加壓強(qiáng)p與上述各量的關(guān)系式;

（3）設(shè)液態(tài)鈉中每個(gè)自由電荷所帶電荷量為q，單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電荷數(shù)為n，求在橫穿液態(tài)鈉的電流I的方向上參與導(dǎo)電的自由電荷定向移動(dòng)的平均速度.

 

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