安培力的应用(平衡问题)分析.ppt

磁场中通电导线 的平衡问题 3、解决物体平衡问题，应遵循怎样的一般步骤？ （1）明确对象，正确受力分析 （2）依据相应的处理方法 建立平衡等式，求解 有关安培力的平衡问题往往涉及到三维立体空间问题。为了好画受力图，必须画出导体棒的横截面受力图（即平面图）。 典例1．请画出图3－3－11所示的各种情况下截面图，并标出导线受安培力符号和方向． 解析：注意图形的转化，将抽象的图形转化为便于受力分析的平面图形，利用左手定则判定导线受到的安培力的方向。各个图形中导线受到的安培力的方向如图所示． 典例2、水平面上有电阻不计的U形导NMPQ,它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源，内阻为r。现垂直于导轨放置一根质量为m，电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，且导体棒ab始终保持静止。问： （1）当B的方向竖直向上时， ab受到的静摩擦力为多少？ （2）若B的方向与水平面 夹角为θ且指向右斜上方时， ab受到的静摩擦力又为多少？ 课堂检测 1、在倾角为α的光滑斜面上，放置一通有电流I、长为L、质量为m的导体棒，如图3－3－17所示．试问： (1)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向． (2)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向． 2、如图所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距1 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3 kg，棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？ * * 复习回顾 1.如何判定安培力的方向？安培力的方向有什么特点？ 安培力的方向垂直于磁感应强度B和电流I所决定的平面, 但磁感应强度与电流不一定垂直. 左手定则 2.安培力的大小如何表示？ 图3－3－11 典例3、如图所示，在倾角?=30° 的斜面上，固定一金属框架， 宽L=0.25 m，接入电动势 E=12 V、内阻不计的电源。 在框架上放有一根质量m=0.2 kg 的金属棒ab，它与框架 的动摩擦因数? = ，整个装置放在磁感应强度B=0.8 T、 垂直框架向上的匀强磁场中。 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？框架与棒的电阻不计，g取10 m/s2。 ？ 【解析】(1)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架上滑的趋势。此时框架对棒的摩擦力沿框架向下，受力如图(1)所示， 金属棒刚好不上滑时： B(E/R1)L-?mgcos?-mgsin?=0， 解得 R1=BEL/[mg(sin?+?cos?)] =1.6?。 【解析】 (2)金属棒刚好不下滑时： B(E/R2)L+μmgcos?-mgsin?=0， 解得 R2=BEL/[mg(sin?-μcos?)] =4.8 ? 所以R的取值范围应为 1.6 ?≤R≤4.8 ?。 图3－3－17 解析：导体棒ab受力如右图所示， 由平衡条件得: FN＝mg ① BIL=Ff+Mg ② Ff=uFN ③ 联立①②③得I＝2 A， 由左手定则知电流方向由a→b. B