安培力·例题分析

《安培力·例题分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、安培力·例题分析　例1　如图12-6所示，在光滑水平桌面上，有两根弯成直角的相同金属棒，它们一端均可绕固定转动轴O自由转动，另一端b相互接触，组成一个正方形线框，正方形每边长度均为l，匀强磁场的方向垂直桌面向下．当线框中通以图示方向的电流I时，两金属棒在b点的相互作用力为f，则此时磁感强度的大小为__________．（不计电流产生的磁场）分析　通电后，直角棒的每一段都受到方向垂直棒指向框内、大小相等的安培力（图12-7），其值为FB=IlB．取左边的一根棒Oab为研究对象．其Oa、ab两段所受安培力的水平分力必

2、被右边一根Ocb棒在O、b两处的水平作用力所平衡．由对称性知，O、b两处的相互作用力相等．令f0=fb=f，则所以说明　熟悉力矩平衡的同学，可以解得更为简捷．取左边的一根棒Oab为研究对象．其Oa、ab两段所安培力对转轴O的力矩应等于b点所受水平作用力对转轴的力矩．由即所以例2　在倾角θ=30°的斜面上，固定一金属框，宽l=0.25m，接入电动势ε=12V、内阻不计的电池．垂直框面放有一根质量m=0.2kg的金垂直框面向上的匀强磁场中（图12-8）．当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？

3、框架与棒的电阻不计，g=10m/s2．分析　金属棒静止在框架上时，摩擦力f的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑．解　当变阻器R取值较大时，I较小，安培力F较小，在金属棒重力分力mgsinθ作用下使棒有沿框架下滑趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上（图12-9）．金属棒刚好不下滑时满足平衡条件得当变阻器R取值较小时，I较大，安培力F较大，会使金属棒产生沿框面上滑趋势．因此，框架对棒的摩擦力沿框面向下（图12-10）．金属棒刚好不上滑时满足平衡条件得所以滑动变阻器R的取值范围应为1.6Ω≤R≤4.8Ω．说明

4、　由于安培力的方向垂直于B，I的平面，因此，F、B、I三者之间呈现立体关系，有时在实物图（如题图）上不易表示清楚，解答时先把立体图形平面化，如图12-9和图12-10所示画出投影图，便于分析．例3　如图12-11所示，用两根轻细金属丝将质量为m，长为l的金属棒a、b悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内．当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角处于平衡状态．则磁感强度B为________．为了使棒平衡在该位置上，所需的最小磁场的磁感强度B'为________，方向________．分析　画出从右侧

5、逆着电流方向的侧视图如图12-12所示．金属棒在重力mg，悬线拉力T，安培力F三个力作用下处于平衡状态．由共点力平衡条件得所以要求所加磁场的磁感强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向线不变，由画出的力三角形可知（图12-13），安培力的最小值为Fmin=mgsinθ．即IlBmin=mgsinθ，所以所加磁场的方向应平行悬线向下．