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安培力的微觀解析

生活 更新时间:2024-11-20 15:39:33

因為安培力的方向垂直B與I所決定的平面,這就涉及到三維空間的立體幾何問題,物體還有可能受到重力、彈力、摩擦力等其它力作用,對物體進行受力分析時,極不方便,無法清晰準确畫出其受力情況,解決此類問題,可将三維立體圖轉化為二維平面圖,通過三視圖(主視圖,左視圖,俯視圖)等方法把所有受力畫在同一平面上,比較清晰準确畫出物體受力分析示意圖。應用三視圖要選擇恰當的角度進行描述。

例題:如圖甲所示導體杆ab的質量為m,電阻為R,放置在與水平面夾角為θ的傾斜金屬導軌上.導軌間距為d,電阻不計,系統處在豎直向上的勻強磁場中磁感應強度為B.電池内阻不計,問:

安培力的微觀解析(立體圖轉化為平面圖解有關安培力問題)1

(1)若導軌光滑,電源電動勢E多大能使導體杆靜止在導軌上?

(2)若杆與導軌之間的動摩擦因數為μ,且不通電時導體不能靜止在導軌上,要使杆靜止在導軌上,電池的電動勢應多大?

【解析】

最恰當的描述角度是把眼睛放在b處,轉化成為了正視圖,導線看到一個圓圈,電流遠離而去,畫×,磁場B向上,安培力水平向右,支持力垂直斜面向上,重力向下,摩擦力平行斜面,這樣,物體的所有力都能畫在同一平面上了,如圖乙所示.

因為摩擦力可沿斜面向下或者向上,因此電動勢是一個取值範圍.

例題:如圖,

安培力的微觀解析(立體圖轉化為平面圖解有關安培力問題)2

電源電動勢為E=3V,内阻不計,導體棒質量m=60g,長L=1m,電阻R=1.5Ω,勻強磁場豎直向上,大小為B=0.4T.當開關S閉合後,棒從用鐵杆固定的光滑絕緣環的底端上滑到某一位置靜止.(g取10m/s²)

(1)求在此位置上棒對每隻環的壓力各為多少?

(2)若已知絕緣環半徑0.5m,求此靜止位置與環底高度差△h為多少?

【解析】

最恰當的角度是左視圖

安培力的微觀解析(立體圖轉化為平面圖解有關安培力問題)3

【答案】(1)0.5N (2)0.2m

例題:如圖甲所示,

abcd是一豎直的矩形導線框,線框面積為S,放在磁感應強度為B的勻強水平磁場中,ab邊在水平面内且與磁場方向成60°角.若導線框中的電流為,則導線框所受的安培力對某豎直的固定軸的力矩等于___.

安培力的微觀解析(立體圖轉化為平面圖解有關安培力問題)4

【解析】把立體圖轉化為平面俯視圖.

【答案】BIS/2

【練習】

如圖所示,

安培力的微觀解析(立體圖轉化為平面圖解有關安培力問題)5

質量為m、長為L的直導線用兩絕緣細線懸挂于O、O′,并處于勻強磁場中,當導線中通以沿正方向的電流,且導線保持靜止時,懸線與豎直方向夾角為θ.則磁感應強度方向和大小可能為()

A.z軸正方向,mgtanθ/IL

B.y軸方正向,mg/IL

C.z軸負方向,mgtanθ/IL

D.沿懸線向上,mgsinθ/IL

立體圖轉化為正視圖,側視圖,俯視圖.

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