A-level 物理 (进阶物理)/力

当带电粒子运动时，磁场会对其施加一个力。如果带电粒子静止，则不会受到力。该力由下式给出

${\overrightarrow {F}}=q({\overrightarrow {v}}\times {\overrightarrow {B}})$ ,

其中 q 是点电荷的电荷量，v 是它的速度，B 是磁场强度。这涉及一个向量叉积，你不需要为了 A-level 了解它。但是，你需要了解它的一个简化版本。这个力 F 的大小由下式给出

$F=Bqv\sin {\theta }$ ,

其中 θ 是点电荷运动方向和磁场方向之间的夹角。如果速度和磁场方向相同，则 θ = 0，所以 sin θ = 0 且 F = 0。如果速度和磁场相互垂直，则 θ = ½ π，所以 sin θ = 1。这意味着，在速度垂直于磁场的特殊情况下

$F=Bqv$

如果 q 为负数（例如，对于电子），则力方向相反。

电流

电流只是运动电子的流动，因此磁场会对通电导线施加一个力。你需要了解的情况是当磁场垂直于导线时。在这种情况下，导线上力的幅度由下式给出

$F=BIL$ ,

其中 I 是电流，L 是导线的长度。

作用在点电荷或导线上的力的方向可以用右手定则确定，如图所示。拇指方向代表力的方向（或推力），食指方向代表磁场方向，中指方向代表电流方向（或点电荷运动方向）。

箭头的尖端和羽翼。

在二维图上，磁场的方向由两种符号之一表示，它们类似于指向磁场方向的箭头的尖端和羽翼。符号 $\bigodot$ 表示磁场指向你（就像箭头一样，如果你正在看箭头尖端）。符号 $\bigotimes$ 表示磁场指向远离你（就像箭头一样，如果你正在看箭头羽翼）。

1. 1T 磁场对以光速 5%（3 x 10⁸ ms⁻¹）运动的电子（电荷为 -1.6 x 10⁻¹⁹C）施加了多大的力？

2. 5mT 磁场对连接到 9V 电池的电阻为 1μΩ 的 20cm 导线施加了多大的力？

3. 下图显示了一个正电荷穿过磁场。画一个箭头表示作用在电荷上的力的方向。

4. 下图显示了磁场中的导线。画一个箭头表示作用在导线上的力的方向。