选择性必修 第二册 · 人教版
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1 磁场对通电导线的作用力_第2课时

免费读1263字2024-07-22

  老师:同学们好,我是北京市第四中学的李德胜老师。上节课我们一起学习了安培力的方向的判断、左手定则、安培丽的大小和什么因素有关?安培力又有哪些具体的应用?今天我们来一起学习磁场对通电导线的作用力。磁场对通电导线的作用力。二、必修课的学习中,我们已经知道,当导线方向与磁场方向垂直时,通电导线在磁场中受到的安培力的大小,既与导线的长度成正比,又与导线中的电流i成正比,即与i和l的乘积成正比,也就是f等于ILB。当导线方向与磁场方向垂直的时候,此时所受的安培力最大。当导线方向与磁场方向平行时,电流所受的安培力等于零。当导线方向与磁场方向成seed角时,所受的安培力介于最大值和0之间。

  老师:那么当导线方向与磁场方向成seed角的时候,这个力具体是多少?我们可以这样,我们把磁感应强度b沿着导线方向和垂直于导向方向分解,这样b平行给电流的力就是0B,垂直给电流的力我们是会求的。根据几何儿关系,我们很容易得到b垂直等于bsignTheta,因此安培力等于ILB,垂直等于ILBsignsit。我们可以发现,当seed角等于0度的时候,安培力等于0。seed角等于90度的时候,安培力等于ILB。因此,第三种情况是普遍情况,它可以把前两种情况包含在一起,那么当导线方向与磁场方向成sit脚的时候,安培力的方向又如何判断?我们可以这样做,我们把be分解成be垂直和be平行,那么安培力垂直于电流强度和b垂直所决定的平面,而电流强度和b垂直所决定的平面和电流强度与磁感应强度b所决定的平面是一个平面,也就是安培力垂直于电流和斯卡应强度所决定的平面,那么它的方向我们依然可以用左手定则去判断。让磁感应强度b垂直穿过手心,四指指向电流的方向,这样拇指的指向就是安培力的方向。

  老师:好,下面我们看一道例题,将长度为20厘米,通有0.1安培电流的直导线放入匀墙场中,方向如图所示。已知磁感应强度是一特斯拉,求出图中导线受到安培力的大小和方向,我们来一起看好。我们来看第一种情况,磁感应强度跟电流方向是平行的,所以这种情况电流受到的力为0。第二种情况,电流竖直向上,磁感应强度垂直,纸面向外,用左手我们判断它们两个恰好是垂直的,所以方向水平向右。大小ILB我们带进去,我们可以算出来0.02牛方向水平向右。

  老师:我们再看第3种情况,同学们想一想,好,30度是电流强度和水平方向的夹角,但是我们观察到电流强度跟磁感应强度依然是垂直的,所以这个30度没有什么太大的用,算大小的时候没有什么用。左手定则电流方向,磁感线穿过手心,所以安培力方向斜向左上,垂直于导线大小ILB我们可以算出来依然是0.02。

  老师:牛,好同学们,下面我们再看一个课本儿上的习题。如图,金属杆ab质量为m,长为l,通过的电流是i。在磁感应强度b的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面夹角是seed。结果ab静止在水平面上,求金属

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