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1、1关于电磁力方向的解析电磁学是物理学的一个重要组成部分，电磁学科技的应用大大改变了人类的生活。其中关于电磁力的研究有很多，此文谈谈我个人对电磁力方向的理解。先简述一下已经学过的基础知识。电和磁，都是物体表现出来的两大属性。其中，电是基本属性，磁是因电而产生的。电荷有正负两种性质之分，同性相斥，异性相吸。电荷之间的相互作用，是通过电场力来实现的。人们规定，用电力线来表示电场强度和方向，电场强度越大的地方，电力线越密集；从正电荷到负电荷的方向为电力线的方向。宏观物体的磁极有 N 极（北极）和 S 极（南极）之分，人们规定用磁力线来表示磁场强度和方向，磁场强度越大的地方，磁力线越密集；磁体外部从 N
2、 极到 S 极的方向为磁力线的方向，磁体内部的磁力线方向则是从 S 极回到 N 极。磁力线都是闭合的。静止的电荷具有电场，而移动的电荷既有电场又有磁场。以下是我的理解。规律一：移动电荷所产生的磁场，其方向是与移动方向相垂直的、并且围绕电荷自身的一个螺旋形磁场。这是单根通电导线产生磁场的原理，可用右手螺旋定则判定磁场方向。规律二：磁场的磁力线，都力图走磁阻最小的路线。 （与电流都力图走电阻最小的路线相似） 。铁磁类物质的磁阻比空气小得多。同一类介质的磁阻，路线越短，磁阻越小。磁场之间相互作用时，同一空间的磁力线方向一致，则磁阻最小；若磁力线方向相反，互相抵触，则磁阻很大。上述两个规律，是一切电磁
3、力作用的基本规律，分析电动力（安培力）方向、电磁感应方向、洛仑兹力方向等问题时，都能以这两个规律为基础去推导出结论。当正电荷在匀强磁场中，与磁力线垂直的平面内移动，磁力线的方向自上而下，那么，正电荷在移动过程中，就会持续往左偏移。这是洛仑兹力的定律。现在说洛仑兹力的方向原理，如图 1 所示，正电荷在磁力线自上而下的匀强磁场中水平向里面运动，它自身产生的磁场，是与移动方向垂直的、并且围绕它自身的一个圆周。从外往里看，磁力线的方向为顺时针方向，因此正电荷左边的磁力线往上，与外磁场的磁力线相反；右边的磁力线往下，与外磁场的磁力线相同。正电荷左边的外磁场的磁力线因为遇到电荷产生的反向磁力线，磁阻较大，
4、就会改道，沿着电荷的磁场方向，绕到右边下行，形成一条弯曲的路线。由于磁场自身要力图2减小磁阻，所以这部分改道的磁力线会力图拉直，结果就是把正电荷向左边推移。所以正电荷会往左偏移。由洛仑兹力的方向，可推导出电动力（通电导体在磁场中受力运动）方向和电磁感应的方向。通电导体水平处在磁力线自上而下的磁场中，如果正电荷向前移动（负电荷则是向后移动） ，由于洛仑兹力，它们会集体向左偏移，所以导体向左运动，这就是左手定则。当这个导体不通电，而是由外力驱使导体向右运动时，相当于导体中的正电荷也在向右移动，根据前述规律，正电荷会向运动方向的左方偏移，因而正电荷会从导体的外端向里端流动，所以感应电流的方向是从外端
5、向里端流动，这就是电磁感应的右手定则。 （实际金属中的导电粒子主要是自由电子，而不是正电荷，但由于我们规定正电荷集体定向移动的方向为电流方向，所以按正电荷讨论。如果按照负电荷应用上述规律时，则负电荷的洛仑兹力方向是向右偏移，最后得出的结果都是一样的） 。当条形磁体处于外磁场中时，外磁场的某些磁力线，必然要经过该磁体。在磁体内，磁力线都是从 S 极到 N 极的，外磁场的磁力线经过磁体时，也必须遵守这条路线。如果两个磁体处于随机位置，如图 2 所示，则磁体 A 的磁力线经过磁体 B 的部分，就会绕道较多，增加很大的磁阻。相应的，磁体 B 的磁力线穿过磁体 A 的部分，也是这样（图中未再画出） 。3因此，只有当磁体 B 刚好处于磁体 A 的磁力线上，与磁体 A 的磁力线重合，并且磁体 B 的 N 极对着磁体 A 的 S 极一边，这时磁体 A 的磁力线所走的路径才是磁阻最小的路线，如图 3 所示。而这时磁体 B 的磁力线也不再简单地从 N 极回到 S 极，而有一部分磁力线是从 N 极到磁体 A 的 S 极，再经磁体 A 的内部到 N 极，再回到磁体 B 自身的 S 极。只有这样两个磁场的总的磁力线，才能最大限度走总磁阻最小的路线。实际上，图中的两个磁体会自动靠拢，以便磁阻更小。这个原理就是磁体之间会受力自动调整位置，异性相吸、同性相斥的原理，也是小磁针在外磁场中表现出来的方向原理。
