磁力（Magnetic Force）

磁力（Magnetic Force）
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

所謂的靜電力指的是將電荷放進電場中所受到的力，磁力亦是如此，若電荷在垂直的磁場中以速度v移動，也會受到磁力的影響而改變運動方式。

首先，我們討論載流導線在磁場中的受力情形。現有一個穿出紙面的均勻磁場，在磁場中我們放入一個長L、載有電流I(方向由右到左)的導線(如圖一)，發現導線受力作用而運動，受力方向如圖二所示。

分析以上情形，我們發現此導線的受力大小為:
F=ILB
而此力的方向可由外積的右手定則決定，四指先指向電流方向，再彎曲指向磁場方向，此時大拇指所指的方向就是受力方向。若導線方向(其實就是電流方向)和磁場方向有夾角θ，分析後會發現平行磁場的分量(Lcosθ)不造成磁力，故導線的受力大小為:
F=ILBcosθ
(單位為I:安培、L:公尺、B:特士拉)
因為力的方向可根據外積的右手定則決定，所以力必和電流、磁場方向垂直。

若導線上的電流是由n個具有帶電量q、飄移速度v的帶電質點所形成的，我們知道電流I為:
I=nqv/L
將電流帶入磁力，則
F=ILBsinθ=nqvLBsinθ/L=nqvBsinθ
由此，我們便可知道單一帶電質點在磁場中所受的力為:
F=qvbsinθ
F的方向也可由大拇指指向電荷移動方向(電流方向)，四指指向磁場方向，掌心為F方向，來判別。

接下來，我們討論力矩。將一載有電流I的矩形線圈放入一均勻磁場(如圖三)，根據導線在磁場中的受力情形，我們知道F=Iab (因為線段b的磁力大小相等但方向相反，互相抵銷)，因有支點，此力會作用在線段b上產生力矩而旋轉，此力矩為:

在應用方面，科學家根據電荷在磁場中的受力行為，發明了質譜儀，用以區別同位素。另外力矩的部分，科學家們也根據此原理發明了發電機、電動機等儀器。

參考資料: http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_force