电磁三定则

1、安培力左手定则（电动机定则，磁+电--->力）

　　功能：判断磁场中载流导体的受力方向。位于磁场中的载流导体，会受到力的作用，力的方向可以按左手定则确定。
　　规则：左手伸平，使其大拇指和四指方向垂直，把手心面向N极，磁感线穿掌心，四指指向电流方向，那么大拇指指向的方向就是载流导体在磁场中的受力方向。

　　安培力（Ampere's force）是通电导线在磁场中受到的作用力。由法国物理学家A·安培首先通过实验确定。可表述为：以电流强度为I的长度为L的直导线，置于磁感应强度为B的均匀外磁场中，则导线受到的安培力的大小为f=IBLsinα，式中α为导线中的电流方向与B方向之间的夹角，f、L、I及B的单位分别为N、m、A及T。安培力的方向垂直于由通电导线和磁场方向所确定的平面，且I、B与F三者的方向间由左手定则判定。任意形状导线在均匀磁场中受到的安培力，可看作无限多直线电流元IΔL在磁场中受到的安培力的矢量和 。
　　在狭义相对论中，安培力与带电粒子的洛伦兹力之间有一定的联系。
　　（1）安培力分析
　　磁场对电流的作用力通常称为安培力，为纪念法国物理学家安培研究磁场对电流的作用力的杰出的贡献。
　　通电导线在磁场中受到的作用力。电流为I、长为L的直导线。在匀强磁场B中受到的安培力大小为：F=ILBsinα，其中α为(I,B)，是电流方向与磁场方向间的夹角。
　　安培力的方向由左手定则判定。对于任意形状的电流受非匀强磁场的作用力，可把电流分解为许多段电流元IΔL，每段电流元处的磁场B可看成匀强磁场，受的安培力为ΔF=IΔL·Bsinα，把这许多安培力矢量相加就是整个电流受的力。
　　应该注意，当电流方向与磁场方向相同或相反时，即α=0或π时，电流不受磁场力作用。当电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大为F=BIL。B是磁感应强度，I是电流强度，L是导线垂直于磁感线的长度。
　　安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力。磁场对运动电荷有力的作用，这是从实验中得到的结论。同样，当电荷的运动方向与磁场平行时不受洛伦兹力作用，也是从实验观察中得知。当电流方向与磁场平行时，电荷的定向移动方向也与磁场方向平行，所受洛伦兹力为零，其合力安培力也为零。
　　洛伦兹力不做功是因为力的方向与粒子的运动方向垂直，根据功的公式W=FScosθ，θ=90°时，W=0。而安培力是与导线中的电流方向垂直，与导线的运动方向并不一定垂直，一般遇到的情况大多是在同一直线上的，所以安培力做功不为零。
　　（2）受力方向

　　左手定则用于判断通电导体在磁场中的受力方向，已知电流和磁感线方向时，该定则显得尤为实用，例如在电动机的工作原理中。遵循左手平展的原则，使大拇指与其他四指垂直且在同一平面内，磁感线需垂直穿入手心（注意，手心对准的是N极，手背对准的是S极，在解题时，通常横切面表示电流方向向内或向外，有叉时手背在下，有点时手心在下），然后四指指向电流方向（即正电荷的运动方向），此时大拇指所指的方向便是导体受力的方向。

　　左手定则仍然可用于电动机的场景，因闭合电路中在磁场的作用下，产生力，左手平展，手心对准N极，大拇指与并在一起的四指垂直 ，四指指向电流方向，大拇指所指的方向为受力方向。

　　判断安培力：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 。这就是判定通电导体在磁场中受力方向的左手定则。
　　判断洛伦兹力：将左手掌摊平，让磁感线穿过手掌心，四指表示正电荷运动方向，则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。

 

　　力的大小为： F = BIL sin 𝜃
　　其中： B 为磁感应强度（单位 T）， I 为电流大小（单位 A）， L 为导体有效长度（单位 m）， F 为力的大小（单位 N）， θ为： B 和 I 的夹角。

2、右手定则（发电机定则，磁生电）

　　功能：右手定则用于判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向。
　　规则：右手伸平，磁感线穿掌心，拇指指导体运动方向，四指指感应电流方向。

　　在磁场中运动的导体因切割磁力线会感生出电动势 E，其大小为： E = vBL sin 𝜃

　　其中： v 为导体的运动速度（单位 m/s）， B 为磁感应强度（单位 T）， L 为导体长度（单位 m）， θ为： B 和 L 的夹角。

　　可以用右手的手掌和手指的方向来记忆导线切割磁感线时所产生的电流的方向，即：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；把右手放入磁场中，若磁感线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），并使拇指指向导线运动方向，这时四指所指的方向就是导线中感应电流（产生电动势）的方向。这就是判定导线切割磁感线时感应电流方向的右手定则。一般知道磁场、电流方向、运动方向的任意两个，让你判断第三个方向。

 

　　电动势与能量转换分析：

　　　　反电动势：电枢转动时，割切磁力线而产生感应电动势(磁生电)，这个电动势(用右手定则判定)的方向与电枢电流la和外加电压U的方向总是相反的，称为反电动势Ea。电源只有克服这个反电动势才能向电动机输入电流。
　　　　可见，电动机向负载输出机械功率的同时，电源却向电动机输入电功率，电动机起着将电能转换为机械能的作用。
　　　　电动势方向与电流方向关系：反向
　　　　能量转换：电源(电能)->电磁转矩->负载(机械能)
　　　　由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。简单来说，直流电动机就是利用通电导体在磁场中受力运动而“切割”其磁力线的原理工作的。

 

3、安培定则（右手螺旋定则，电生磁）

　　功能：安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。确定电流与电流产生的磁场方向关系。

　　通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向直导线中电流方向，那么四指指向就是通电导线周围磁场的方向；

　　通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。

　　如果一条直的金属导线通过电流，那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大，产生的磁场越强。磁场成圆形，围绕导线周围。磁场的方向可以根据“右手螺旋定则”(又称安培定则)。

　　注意：安培定则和安培定律是两个不同的概念。

　　直线电流的安培定则对一小段直线电流也适用。环形电流可看成多段小直线电流组成，对每一小段直线电流用直线电流的安培定则判定出环形电流中心轴线上磁感应强度的方向。叠加起来就得到环形电流中心轴线上磁感线的方向。直线电流的安培定则是基本的，环形电流的安培定则可由直线电流的安培定则导出，直线电流的安培定则对电荷作直线运动产生的磁场也适用，这时电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。