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磁场对通电导线的作用力

时间:2013-11-15 10:17:30 点击:

  核心提示:知识点总结 通电导线在磁场中手安培力的分析与计算,首先掌握左手定则,会判断安培力的方向,其次熟练掌握受力分析方法,应用有关知识解决安培力参与的平衡、加速等问题。特别注意安培力、电流(导线)、磁场方向三...

知识点总结

        通电导线在磁场中手安培力的分析与计算,首先掌握左手定则,会判断安培力的方向,其次熟练掌握受力分析方法,应用有关知识解决安培力参与的平衡、加速等问题。特别注意安培力、电流(导线)、磁场方向三者的空间方位关系。

考点1.安培力的大小:

        在匀强磁场中,在通电直导线与磁场方向垂直的情况下,电流所受的安培力F安等于磁感应强度B、电流I和导线长度L三者的乘积. F=BIL  通电导线方向与磁场方向成θ角时,F=BILsinθ

1.当I⊥B时(θ=90°),Fmax=BIL;

2.当I∥B时(θ= 0°),Fmin= 0 ;

        安培力大小的特点:①不仅与B、I、L有关,还与放置方式θ有关。②L是有效长度,不一定是导线的实际长度。*弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度,所以任意形状的闭合线圈的有效长度L=0

考点2.安培力的方向

1.左手定则:

        伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流的方向,那么,大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.

2.安培力方向的特点:

        总是垂直于B和I所决定的平面,即F安⊥B且F安⊥I(但B、L不一定垂直)。

(1)已知B和I的方向,可用左手定则唯一确定F安的方向;

(2)已知B和F安的方向,当导线的位置确定时,可唯一确定I的方向;

(3)已知I和F安的方向,不能唯一确定B的方向;

考点3.磁电式电流表的工作原理

        由于这种磁场的方向总是沿着径向均匀地分布的,在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的,这样不管线圈转到什么位置,线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行,I与指针偏角θ成正比,I越大指针偏角越大,因而电流表可以量出电流I的大小,且刻度是均匀的,当线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随着改变,指针偏转方向也随着改变,又可知道被测电流的方向。

常见考法

        可以以选择题的形式考查,也可以结合其他知识点在综合题中考查,除了应该掌握电流方向与磁场方向垂直的特殊情况,对于电流方向平行和成一定夹角也要会学会分解的方法。

误区提醒

1.磁场和电场有很多相似之处,但是,安培力比库仑力复杂得多.点电荷在电场中受力方向和电场方向不是相同就是相反;而电流元在磁场中受力的方向与磁场的方向不在同一条直线上,而且还不在同一个平面内,安培力的方向与磁场方向和电流方向决定的平面垂直.

2.不论导线与磁感线的夹角如何,安培力的方向都可以用左手定则判定.只不过当导线与磁感线不垂直时,磁感线应斜穿过手心,但四指一定指向电流方向,拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面.

例题1. 如图所示,两平行金属导轨CD、EF间距为L,与电动势为E的电源相连,质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路,回路平面与水平面成θ角,回路其余电阻不计。为使ab棒静止,需在空间施加的匀强磁场磁感强度的最小值及其方向分别为

作者:不详 来源:网络
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