磁场对通电导线的作用—安培力(习题课).ppt

磁场对电流的作用 安培力 习题课 1 画出导线所在处的磁场方向2 确定电流方向3 根据左手定则确定受安培力的方向4 根据受力情况判断运动情况 一 判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题 例1如图3 20所示 两根互相绝缘 垂直放置的直导线ab和cd 分别通有方向如图的电流 若通电导线ab固定不不动 导线cd能自由运动 则它的运动情况是 A 顺时针转动 同时靠近导线abB 顺时针转动 同时远离导线abC 逆时针转动 同时靠近导线abD 逆时针转动 同时远离导线ab F F 自由 同向相吸 例1如图3 20所示 两根互相绝缘 垂直放置的直导线ab和cd 分别通有方向如图的电流 若通电导线ab固定不不动 导线cd能自由运动 则它的运动情况是 A 顺时针转动 同时靠近导线abB 顺时针转动 同时远离导线abC 逆时针转动 同时靠近导线abD 逆时针转动 同时远离导线ab C 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中 无转动趋势 同向电流互相吸引 反向电流互相排斥 两不平行的直线电流相互作用时 有转动到平行且电流方向相同的趋势 F F 同向相吸 异向相斥 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中 无转动趋势 同向电流互相吸引 反向电流互相排斥 两不平行的直线电流相互作用时 有转动到平行且电流方向相同的趋势 二 特殊位置分析法 C 1 绳子拉力 变大 变小 不变 2 桌面对磁铁的支持力 3 桌面对磁铁的摩擦力 有 无 变大 变小 无 桌面对磁铁的摩擦力 有 无 方向 有 水平向右 三 转换研究对象法 例3 二 判断线圈在安培力作用下的运动 方法一 电流元分析法 根据中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左故线圈向磁铁运动 方法二 等效分析法 环形电流等效为小磁针 通电螺线管等效为多个环形电流 条形磁铁 条形磁铁或小磁针等效为环形电流 图3 23 例5 一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置 且两个圆线圈的圆心重合 当两线圈都通有如图3 23所示方向的电流时 则从左向右看 线圈L1将 A 不动B 顺时针转动C 逆时针转动D 向纸外平动 B F F C 例6 把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来 使它的下端刚好跟杯里的水银面接触 并使它组成如图所示的电波 当开关接通后 将看到的现象是 A 弹簧向上收缩B 弹簧被拉长C 弹簧上下振动D 弹簧仍静止不动 S C 例7 如图所示 向一根松弛的导体线圈中通以电流 线圈将会 A 纵向收缩 径向膨胀B 纵向伸长 径向膨胀C 纵向伸长 径向收缩D 纵向收缩 径向收缩 纵向 例7 如图所示 向一根松弛的导体线圈中通以电流 线圈将会 纵向收缩 径向膨胀 纵向伸长 径向收缩 纵向收缩 径向伸长 纵向伸长 径向膨胀 A 螺线管通电后 在轴向上有收缩趋势 在径向上有扩张趋势 三 对安培力公式的理解 不仅与B I L有关 还与放置方式有关 L是有效长度 不一定是导线实际长度 例8 如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等边直角三角形的两条直角边 此时电流受到的安培力怎样求 大小多少 方向怎样 如果是一闭合回路受力又是多少 例9 在倾斜角为 的光滑斜面上 置一通有电流I 长为L 质量为m的导体棒 如图所示 在竖直向上的磁场中静止 则磁感应强度B为 四 力学和电学结合问题 解 静止于斜面说明受力平衡 N F mgtg BIL B mgtg IL 质量为m的通电细杆ab置于倾角为 的导轨上 导轨的宽度为d 杆ab与导轨间的摩擦因数为 有电流时 ab恰好在导轨上静止 如图3 24所示 图 b 中的四个侧视图中 标出了四种可能的匀强磁场方向 其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是 图3 24 AB mg mg mg mg F N F F N F N 引申1 欲使它静止在斜面上 外加磁场的磁感应强度B的最小值为 方向 引申2 欲使它静止在斜面上 且对斜面无压力 外加磁场的磁感应强度B的最小值为 方向 X G N F B mgsin BIL B mgsin IL mg BILB mg IL X G F B 例10 如图所示 在磁感强度为2T的匀强磁场中 一与水平面成37度角的导电轨道 轨道上放一可移动的金属杆ab 电源电动势为E 10伏 内阻r 1 ab长L 0 5m 质量m为0 2kg 杆与轨道间的摩擦因数u 0 1 求接在轨道中的可变电阻R在什么范围内 可使ab杆在轨道上保持静止 杆与轨道的电阻不计 b G F N f 1 R很大时I很小所以F安很小 摩擦力沿斜面向上 mgsin Fcos f N mgcos Fsin f uN m