安培力常见问题
一、安培力问题的常见题型与方法通电导线处在磁场中,只要导线中的电流方向不与磁场方向相同或相反,总会受到磁场的安培力作用。
通电导线在安培力与其它力的共同作用下可处于平衡态,也可处于变速运动过程。
非匀强磁场中的安培力问题,多为定性分析问题,分析求解的关键是安培力方向的确定,分析求解的关键是导线所处位置的磁场方向的确定及大小辨析。
匀强磁场中的安培力问题,多为定量计算问题,分析求解的关键是安培力方向的确定,安培力大小的计算或列出安培力大小的表达式。
在计算通电折线或曲线在匀强磁场中所受的安培力时,若导线平面与磁场平面垂直,可将其等效为长度等于折线或曲线在磁场部分的端点距离的直导线。
安培力问题,也常与电磁感应问题相结合,这类问题的关键,在于对感应电流方向的正确判断。
1.安培力大小及方向判断问题通电导体在磁场中所受安培力的方向既与电流方向垂直,又与磁场的磁感应强度方向垂直,也就是说,安培力方向垂直于电流方向与磁感应强度方向所决定的平面。
在电流方向与磁场方向垂直时,安培力的大小为。
安培力方向与电流方向、磁感应强度方向之间满足左手定则。
已知通电导体中的电流方向、磁场的磁感应强度方向、安培力方向中的任意两个方向,可由左手定则判断出另一个方向。
1.如图1所示,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2。
a、b、c、d 为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c与两导线截面共线,b点在两导线之间,b、d的连线与导线所在的平面垂直。
现将另一通电直导线分别放置在a、b、c、d并与原来的导线平行,则它所受安培力可能为零的位置是A.a点 B.b点 C.c点 D.d点解析:a、b、c、d各点的磁感应强度等于电流I1、I2各自产生的磁场的磁感应强度的矢量和。
通电直导线平行与两道线放置在a、b、c、d个点时,其中的电流方向不可能与磁场方向相同或相反,若在某处是所受安培力为零,肯定是该处磁感应强度为零。
磁感应强度为零处,两导线中的电流I1和I2在该点的磁感应强度大小相等方向相反。
由通电直导线磁场中的磁感线分布规律、安培定则和平行四边形定则知,b、d两点合磁感应强度一定不为零。
两电流在a、c两点的磁感应强度方向相反,又I1>I2,因此,a点合磁感应强度不可能为零,c点合磁感应强度可能为零,因此,平行另一通电直导线平行放置在c点时,所受安培力可能为零。
本题选C。
【点评】本题也可通过判断另一通电直导线在各位置所受安培力的合力,进行分析判断。
【变式练习1】通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流的方向如图2所示,ab边与MN平行,关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是A.线框有两条边所受的安培力方向相同B.线框各边所中,不可能有两条边受的安培力大小相等C.线框所受安培力的合力朝左D.线框所受安培力的合力为零解析:由安培定则及直线电流的磁场分布规律可知,导线MN中的电流在其右方产生的磁场方向垂直纸面向里,但力导线越远处磁感强度越小。
由左手定则可知线框ab、cd边所受安培力方向分别向左、向右。
由公式可知,线框ab边所受的向左安培力大于cd边所受的向右安培力,这两个力的合力向左;用力可判知,线框bc、ad边所受安培力方向分别向上、向下,这两边上离导线MN距离相等的电流元处的磁感应强度相等,由此这两边所受安培力大小相等,这两个力的合力等于零。
本题选C。
一. 安培力作用下的平衡问题例1. 如图1所示,在磁感应强度B=1.0T,方向竖直向下的匀强磁场中,有一个与水平面成角的导电滑轨,滑轨上放一个可以自由转动的金属杆ab。
已知接在滑轨中的电源电动势,内阻不计,ab杆长L=0.5m,质量m=0.2kg,杆与平行滑轨间的动摩擦因数;不计滑轨与ab杆的电阻,取,。
求:接在滑轨上的变阻器R的阻值在什么范围内变化时,可以使ab杆在滑轨上保持静止?1.共点力平衡问题通电导体在安培力及其它力的共同作用下处于静止状态或匀速运动状态,则安培力与其它力的合力为零,可对受力导体运用共点力平衡条件分析求解。
问题若涉及静摩擦力,应注意对静摩擦力方向的正确判断。
例2.如图3所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面。
现用一平行于导轨的恒力F作用在a 的中点,使其向上运动。
若b始终保持静止,则它所受摩擦力可能A.变为0B.先减小后不变C.等于FD.先增大再减小解析:a静止时,两导体棒与导轨回路中无电流,b只受重力、支持力、静摩擦力作用而处于静止状态,由共点力平衡条件可知,此时的静摩擦力沿导轨向上,大小等于重力沿导轨向下的分力。
a在恒力F 的作用下由静止向上加速运动后,由右手定则或楞次定律可知a、b及导轨回路出现顺时针方向感应电流,b将再受到沿导轨向上的安培力作用,随a速度的增大,感应电动势增大,感应电流增大,b所受的向上的安培力增大,由共点力平衡条件可知,b受的向上的静摩擦力将逐渐减小;这一过程中a还将受沿导轨向下,逐渐增大的安培力作用,当此安培力增大到使a受力平衡后,a将向上匀速直线运动,回路中的电流不再变化,b受的安培力不再变化,所受静摩擦力亦不再变化。
若a匀速运动后,若b所受的安培力恰好等于重力沿导轨向下的分力,b所受静摩擦力将变为零。
本题选AB。
【点评】静摩擦力的取值,在零与最大静摩擦力之间。
例3.一条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒,图3中只画出此棒的截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,在通电后磁铁仍静止在水平桌面,则相比于通电之前A.磁铁对桌面的压力减小B.磁铁对桌面的压力增大C.磁铁受到向右的静摩擦力D.磁铁受到向左的静摩擦力解析:由条形磁体磁场分布及左手定则可判知,通电导体棒受到斜向左下方的安培力,如图4所示。
由牛顿第三定律知,磁铁受到通电导体棒中电流的磁场的作用力应斜向右上方。
对磁铁由共点力平衡条件及牛顿第三定律可知,相比于通电前,磁铁对桌面的压力减小,磁铁受到向左的摩擦力。
A、D正确。
本题选AD。
【点评】此题也可通过判断条形磁铁受到电流的磁场的作用力,分析判断。
【变式练习2】如图5所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。
如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况是A.棒中的电流变大,θ角变大B.两悬线等长变短,θ角变小C.金属棒质量变大,θ角变大D.磁感应强度变大,θ角变小解析:以金属棒M端截面表示金属棒,则金属棒所受重力mg、两细线的总拉力T、安培力F,如图6所示,由于金属棒处于平衡态,对金属棒运用共点力平衡条件有:,。
设金属棒中通入的电流为I,金属棒在磁场中的长度为L,磁场的磁感应强度为B,则安培力为:。
解得:,由此可知,B、I、L之一变大,其它量不变,θ角变大;金属棒质量m变大,其它量不变,θ角变小;由于θ角的大小与悬线长度无关,所以,悬线长度变化不会引起θ角变化。
本题选A。
二. 安培力作用下的动力学问题3.变速运动问题若通电导体所受安培力或安培力与其它力的合力不等于零且恒定,导体将做匀变速运动。
若安培力或安培力与其它力的合力不等于零但不恒定,导体做非匀变速运动。
对于通电导体的匀变速运动过程,可运用牛顿第二定律及匀变速运动规律分析求解,也可运用动能定理或能量守恒定律分析求解。
对于通电导体的非匀变速运动过程,只能运用动能定理或能量守恒定律分析求解,对于过程中的某个状态,可运用牛顿第二定律分析求解。
例4.电磁轨道炮工作原理如图4所示。
待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触。
电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回。
轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比。
通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。
现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的方法是A.只将轨道长度L变为原来的2倍B.只将电流I增加至原来的2倍C.只将弹体质量减至原来的一半D.将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其它量不变解析:设导轨间距为d,电流为I(设想恒定),则B=kI。
故安培力为:;对弹体运动运用动能定理有:。
解得:。
由此式可知,只将电流变为原来2倍,或者将弹体质量减为原来的一半,同时将导轨长度增为原来的2倍,可使出射速度变为原来的2倍。
本题选BD。
【点评】匀变速直线运动问题,若不涉及加速度挤时间,运用动能定理分析比较方便。
例5.如图5所示,相距为L的两条足够长的光滑金属导轨与水平面成θ角,上端接有定值电阻R,匀强磁场垂直导轨平面,磁感应强度为B。
将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导轨施加平行导轨向下的拉力并保持拉力的功率恒为P,导体棒最终以2v的速度匀速运动。
导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g。
下列选项正确的是A.B.C.当导体棒的速度达到时,加速度大小为D.在速度到达2v以后的匀速运动过程中,R上产生的焦耳热等于拉力做的功解析:导体棒下滑过程中,产生的感应电动势为,它与导轨及电阻R组成的闭合电路中的电流,即导体棒中的电流为。
由楞次定律判断出榜中电流的方向,再由左手定则可判断出导体棒所受安培力F平行导轨向上,由安培力公式可知。
解得:。
当导体棒的速度为时,由牛顿第二定律有:。
当导体棒速度为v时,对导体棒由共点力平衡条件有:。
解得:。
C对;当导体棒速度为2v时,由共点力平衡条件有:,此时,由瞬时功率公式有:,代入,解得:。
A对B错。
在速度到达2v以后的匀速运动过程中,由于导体棒动能不变,由能量守恒定律可知,拉力的功与重力的功之和等于R上产生的焦耳热。
D错。
本题选AC。
【变式练习】如图6所示,两平行光滑金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。
现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上,并由静止释放.运动中导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R o =0.5Ω,金属导轨电阻不计,g 取10 m/s 2。
已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,导轨足够长,磁场区域足够大。
求导体棒匀速运动时:(1)速度的大小(2)重力的功率;(3)感应电流的功率。
解析:(1)导体棒匀速运动时:,,,,代入数据解得:(2)重力的功率,代入数据解得:W(3)匀速运动时,重力做功使重力势能全部转化成了感应电流的能量,所以感应电流的功率P 2等于重力的功率P 1,即P 2=P 1=0.72W 。
安培力公式变形
安培力公式变形
安培力公式是描述电流通过导体所产生的磁场强度的公式,通常表示为F = BIL,其中F为磁场对导体所施加的安培力的大小,B为磁感应强度,I为电流大小,L为导体长度。
这个公式可以用于计算导体在磁场中所受的力量,是电磁学中的基本公式之一。
在实际应用中,安培力公式经常需要进行变形,以便更好地适应特定的问题。
其中一个常见的变形是将公式中的电流I替换为电流密度J,即F = B(J x A),其中A为导体所占据的横截面积。
这个变形可以用于计算导体单位面积上所受的力量,适用于研究电流通过细长导体时的情况。
另一个常见的变形是将公式中的长度L替换为导体所在磁场的磁感应线数N,即F = BIL = B(N x A)。
这个变形可以用于计算在磁场中任意形状的导体所受的力量,适用于研究导体在复杂磁场中的运动情况。
除了上述两种变形外,安培力公式还可以通过其他方式进行变形,例如将磁感应强度B替换为磁场的磁场强度H,或者将导体长度L替换为导体所在磁场的磁通量Φ。
这些变形都可以用于解决不同的电磁学问题,具体的应用需要根据实际情况进行选择。
总之,安培力公式是电磁学中的基础公式之一,可以通过多种方式进行变形以适应不同的问题和应用场景。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的变形方式,并结合其他电磁学知识进行分析和计算。
安培力的反作用力在哪里
安培力的反作用力在哪里众所周知,力是物体间的相互作用,并成对出现。
按牛顿第三定律的说法,作用力与反作用力大小相等,方向相反,作用于同一直线。
然而在日常教学中,学生不免会问到:在磁场中的通电导线会受到安培力的作用,那么这个力的反作用力是什么呢?当然,在牛顿提出其完善的力学理论时,电磁学理论尚未完善。
然而,在教学过程中,又必须解决这个问题,我们只要抓住磁场的本源,以及拥有更开阔的视野,方可作答。
首先我们看看教学过程中的这个常见问题:如图1所示,可自由移动的导体棒AB 在光滑的导轨上通有如图电流时,会受到安培力F ,善于思考的学生便会问:F 的反作用力是什么呢?没有吗?我们先研究这样一个问题,这儿的磁场从何而来?按照现有的电磁学理论,磁场的产生来源于电流,即使是磁铁以及磁体,他们的磁场也来源于其内部的分子环流(安培分子环流假说)。
因此,上例中的模型可以补充为两类完整模型。
一、磁场由通电导线产生在此看一简单模型,如图2所示,当磁场是由右边的通电导线产生时,安培力F 便是电流A B ''对AB 的力,同理我们知道,AB 对A B ''也有一个力F ',这里的F 和F '互为作用力与反作用力。
简言之,两根反向通电直导线之间的作用。
当然,当这个模型更复杂化,A B ''变为通电螺线管等的时候,以上理论同样成立。
图1⨯⨯⨯⨯B二、磁场由磁体产生当磁场是由如图3所示的U 型磁铁产生时,此时不仅导体棒受到向左的安培力F ,导体棒也对磁铁有一个向右的力F '。
为此,笔者做过实验,且得以验证(将磁铁竖直悬挂,悬线会有一小倾角,说明磁铁受力的作用)。
事实上,磁铁内部有大量的微小电流元,这些电流元与导体棒上的电流有相互作用力。
综上所述,在上述两类简单模型中,我们可以找到安培力的反作用力或满足牛顿第三定律形式即满足力的相互性的力,这完全可以满足中学物理的教学需求。
磁场(解析版)—2025年高考物理一轮复习知识清单
磁场带电粒子在匀强电场中做类抛体运动的相关计算掌握磁场和磁感应强度的概念,会用磁感线描述磁场,熟悉几种常见磁场模型的磁感线分布图;会判断安培力的方向,能够计算安培力的大小,会分析计算安培力作用下导体的平衡与加速问题;掌握洛伦兹力的概念,会分析和计算带电粒子在有界磁场中运动的临界、极值问题,会分析计算带电粒子在组合场、叠加场中的问题;掌握带电粒子在磁场中的多解问题、交变磁场和立体空间中的问题;了解与磁场相关的仪器,重点掌握质谱仪、回旋加速器和霍尔效应的原理。
核心考点01 磁场中的概念一、磁场 (4)二、磁感线 (4)三、磁感应强度 (6)四、磁通量 (8)核心考点02 安培力 (10)一、安培力的方向 (10)二、安培力的大小 (11)三、安培力作用下导体的平衡与加速问题 (12)核心考点03 洛伦兹力 (14)一、洛伦兹力 (14)二、带电粒子在匀强磁场中的运动 (15)三、有界匀强磁场的运动模型 (18)四、动态圆模型 (22)五、带电粒子在组合场中的运动 (24)六、带电粒子在叠加场中的运动 (27)七、带电粒子在交变磁场的运动 (30)八、带电粒子在磁场中的多解问题 (32)九、带电粒子在立体空间的运动 (34)核心考点04 与磁场相关的仪器 (36)一、速度选择器 (36)二、质谱仪 (37)三、回旋加速器 (39)四、磁流体发电机 (41)五、电磁流量计 (42)六、霍尔效应模型 (43)01一、磁场1、磁性物质吸引铁、钴、镍等物质的性质。
2、磁体具有磁性的物体,如磁铁。
3、磁极磁体上磁性最强的区域。
任何磁体都有两个磁极,一个叫北极(N极),另一个叫南极(S极)。
并且,任何一个磁体都有两个磁极,无论怎样分割磁体,磁极总是成对出现,不存在磁单极。
【注意】同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
4、磁场的定义磁体或电流周围存在的一种特殊物质,能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用。
2019高中物理鲁科版大复习学案第九章 磁场的描述及磁场对电流的作用
基础课1磁场的描述及磁场对电流的作用知识点一、磁场磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1.磁场(1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用.(2)方向:小磁针的N极所受磁场力的方向。
2.磁感线在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致.3.几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场(如图1所示)图1(2)电流的磁场知识点二、磁感应强度1.磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向。
(2)大小:B=错误!(通电导线垂直于磁场)。
(3)方向:小磁针静止时N极的指向。
(4)单位:特斯拉(T)。
2.匀强磁场(1)定义:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场.(2)特点:疏密程度相同、方向相同的平行直线.知识点三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1.安培力的大小(1)磁场和电流垂直时:F=BIL。
(2)磁场和电流平行时:F=0。
2.安培力的方向图2左手定则判断:(1)伸出左手,让拇指与其余四指垂直,并且都在同一个平面内.(2)让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流方向。
(3)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。
[思考判断](1)磁场中某点磁感应强度的大小,跟放在该点的试探电流元的强弱有关。
()(2)磁场中某点磁感应强度的方向,跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致。
()(3)在磁场中磁感线越密集的地方,磁感应强度越大。
() (4)相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零。
()(5)将通电导线放入磁场中,若不受安培力,说明该处磁感应强度为零。
()(6)由定义式B=FIL可知,电流强度I越大,导线L越长,某点的磁感应强度就越小。
()(7)安培力可能做正功,也可能做负功.()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×(7)√磁场及安培定则的应用1.理解磁感应强度的三点注意(1)磁感应强度由磁场本身决定,因此不能根据定义式B=FIL认为B与F成正比,与IL成反比。
高中物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)精选全文
可编辑修改精选全文完整版高中物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示电路,电源电动势为1.5V,内阻为0.12Ω,外电路的电阻为1.38Ω,求电路中的电流和路端电压.【答案】1A; 1.38V【解析】【分析】【详解】闭合开关S后,由闭合电路欧姆定律得:电路中的电流I为:I==A=1A路端电压为:U=IR=1×1.38=1.38(V)2.小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。
汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为12.5V,电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。
车灯接通电动机未起动时,电流表示数为10A;电动机启动的瞬间,电流表示数达到70A。
求:(1)电动机未启动时车灯的功率。
(2)电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。
(忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化)【答案】(1)120W;(2)67.5W【解析】【分析】【详解】(1) 电动机未启动时=-=U E Ir12V120W P UI ==(2)电动机启动瞬间车灯两端电压'9 V U E I r =-'=车灯的电阻' 1.2U R I ==Ω267.5W RU P ''==电源电动势不变,电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小,回路电流增大,内电路分得电压增大,外电路电压减小,所以车灯电功率减小。
3.在如图所示的电路中,电阻箱的阻值R 是可变的,电源的电动势为E ,电源的内阻为r ,其余部分的电阻均可忽略不计。
(1)闭合开关S ,写出电路中的电流I 和电阻箱的电阻R 的关系表达式;(2)若电源的电动势E 为3V ,电源的内阻r 为1Ω,闭合开关S ,当把电阻箱R 的阻值调节为14Ω时,电路中的电流I 为多大?此时电源两端的电压(路端电压)U 为多大?【答案】(1) EI R r=+ (2)0.2A 2.8V 【解析】 【详解】(1)由闭合电路的欧姆定律,得关系表达式:EI R r=+ (2)将E =3V ,r =1Ω,R =14Ω,代入上式得: 电流表的示数I =3A 141+=0.2A 电源两端的电压U=IR =2.8V4.如图所示,金属导轨平面动摩擦因数µ=0.2,与水平方向成θ=37°角,其一端接有电动势E =4.5V ,内阻r =0.5Ω的直流电源。
高考物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析
高考物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示电路,A 、B 两点间接上一电动势为4V 、内电阻为1Ω的直流电源,三个电阻的阻值均为4Ω,电容器的电容为20μF ,电流表内阻不计,求: (1)闭合开关S 后,电容器所带电荷量; (2)断开开关S 后,通过R 2的电荷量。
【答案】(1)6.4×10-5C ;(2)53.210C -⨯ 【解析】 【分析】 【详解】(1)当电键S 闭合时,电阻1R 、2R 被短路,据欧姆定律得电流表的读数为34A 0.8A 14E I r R ===++ 电容器所带电荷量653320100.84C 6.410C Q CU CIR --=⨯⨯⨯=⨯==(2)断开电键后,电容器相当于电源,外电路1R 、2R 并联后与3R 串联,由于各个电阻相等,则通过2R 的电荷量为513.210C 2Q Q -==⨯'2.如图所示,电解槽A 和电炉B 并联后接到电源上,电源内阻r =1Ω,电炉电阻R =19Ω,电解槽电阻r ′=0.5Ω.当S 1闭合、S 2断开时,电炉消耗功率为684W ;S 1、S 2都闭合时,电炉消耗功率为475W(电炉电阻可看作不变).试求:(1)电源的电动势;(2)S 1、S 2闭合时,流过电解槽的电流大小;(3)S 1、S 2闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率. 【答案】(1)120V (2)20A (3)1700W【解析】(1)S 1闭合,S 2断开时电炉中电流106P I A R== 电源电动势0()120E I R r V =+=; (2)S 1、S 2都闭合时电炉中电流为25B P I A R== 电源路端电压为95R U I R V == 流过电源的电流为25E UI A r-== 流过电槽的电流为20A B I I I A =-=; (3)电解槽消耗的电功率1900A A P I U W ==电解槽内热损耗功率2'200A P I r W ==热电解槽转化成化学能的功率为1700A P P P W 化热=-=.点睛:电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路,不能用欧姆定律求解其电流,只能根据电路中电流关系求电流.3.如图所示电路中,19ΩR =,230ΩR =,开关S 闭合时电压表示数为11.4V ,电流表示数为0.2A ,开关S 断开时电流表示数为0.3A ,求: (1)电阻3R 的值. (2)电源电动势和内电阻.【答案】(1)15Ω (2)12V 1Ω 【解析】 【详解】(1)由图可知,当开关S 闭合时,两电阻并联,根据欧姆定律则有:21123()IR U I R IR R =++ 解得:315ΩR =(2) 由图可知,当开关S 闭合时,两电阻并联,根据闭合电路的欧姆定律则有:213()11.40.6IR E U I r r R =++=+ S 断开时,根据闭合电路的欧姆定律则有:212()0.3(39)E I R R r r =++=⨯+联立解得:12V E =1Ωr =4.爱护环境,人人有责;改善环境,从我做起;文明乘车,低碳出行。
《安培力》 知识清单
《安培力》知识清单一、什么是安培力安培力是指通电导线在磁场中受到的作用力。
当电流通过导线时,如果导线处于磁场中,就会受到磁场的作用而产生力的效果,这个力就是安培力。
简单来说,就好像电流在磁场中“闯荡”,磁场就会给它一个“教训”,让它感受到力的存在。
二、安培力的大小安培力的大小与多个因素有关,主要包括以下几个方面:1、电流的大小(I)电流越大,安培力通常也就越大。
可以想象成水流越大,冲击力就越强。
2、导线在磁场中的有效长度(L)这里的有效长度是指垂直于磁场方向的导线长度。
如果导线与磁场方向平行,那么有效长度就为零,安培力也为零。
3、磁感应强度(B)磁感应强度越大,安培力也就越大。
磁感应强度可以理解为磁场的“强度”,磁场越强,对电流的作用就越明显。
安培力的大小可以用公式 F = BIL 来计算,其中 F 表示安培力,B 表示磁感应强度,I 表示电流,L 表示导线在磁场中的有效长度。
需要注意的是,当导线与磁场方向的夹角为θ 时,安培力的大小为F =BILsinθ。
三、安培力的方向安培力的方向可以用左手定则来判断。
左手定则:伸开左手,让磁感线垂直穿过手心,四指指向电流的方向,那么大拇指所指的方向就是安培力的方向。
这个定则就像是一个“导航”,能帮助我们准确地判断出安培力的方向。
为了更好地理解安培力的方向,我们可以通过一些具体的例子来感受。
比如,当电流方向与磁场方向垂直时,安培力的方向与电流和磁场方向都垂直;当电流方向与磁场方向平行时,安培力为零。
四、安培力的应用安培力在日常生活和科学技术中有很多重要的应用。
1、电动机电动机就是利用安培力的原理工作的。
通过在磁场中对通电线圈施加安培力,使线圈转动,从而实现电能向机械能的转化。
2、磁悬浮列车磁悬浮列车利用安培力使列车悬浮在轨道上,减少了摩擦力,从而能够高速运行。
3、电磁起重机电磁起重机通过通电产生磁场,对含铁质的物体产生安培力,从而实现吊起和搬运重物的目的。
五、安培力与洛伦兹力的关系洛伦兹力是指运动电荷在磁场中受到的力。
弯曲导线安培力__解释说明以及概述
弯曲导线安培力解释说明以及概述1. 引言1.1 概述弯曲导线安培力是在电流通过弯曲导线时产生的一种力的现象。
这个力对于电路设计和应用具有重要性,并且在各个领域中都扮演着关键的角色。
在本篇文章中,我们将深入探讨弯曲导线安培力的背景和定义,以及它所产生的作用和重要性。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述:首先,在第二部分“弯曲导线安培力”中,将介绍弯曲导线的背景和定义,并详细讨论弯曲导线产生的安培力现象以及该力的作用和重要性;接下来,在第三部分“解释说明弯曲导线安培力原理”中,我们将解释和说明弯曲导线安培力的基本原理,包括安培力概念、电流对磁场的影响以及其物理解释和数学表达;然后,在第四部分“实际应用与相关问题讨论”中,我们将通过应用案例分析来展示弯曲导线安培力在电路设计中的实际应用,并探究不同形状和材料导线对安培力大小的影响,同时讨论如何减小或利用弯曲导线安培力的技术方法;最后,在第五部分“结论”中,我们将对弯曲导线安培力进行总结和归纳,并展望未来的研究方向。
1.3 目的本篇文章的目的是通过深入分析和解释,使读者能够全面理解弯曲导线安培力的原理和作用。
同时,我们希望通过实际应用案例和问题讨论,为读者提供一些关于电路设计中如何应对弯曲导线安培力的实用建议。
最后,我们也希望激发读者对于该领域未来研究方向的思考,并为其提供一个结束语。
2. 弯曲导线安培力:2.1 弯曲导线的背景和定义:在电路中,常常会遇到弯曲形状的导线。
弯曲导线是指其电流路径发生变化或呈曲线状的导线。
这种形状可以使得导线产生安培力的现象。
2.2 弯曲导线产生的安培力现象:当电流通过一个弯曲导线时,根据安培力定律(也称作左手定则),在弯曲部分会产生一个沿着电流方向垂直于导线平面的力,称为安培力。
这个安培力是由导线电流与所处磁场相互作用引起的。
2.3 弯曲导线安培力的作用和重要性:弯曲导线产生的安培力对电路设计和应用有着重要作用。
首先,它可以影响电流在弯曲部分的分布情况,进而改变整个电路中各部分之间的功率传递和能量损耗情况。
高中物理之电磁感应解题技巧及相应例题
逐渐增加时,则cd中电流的方向( )
A.无电流产生
B.由d向C C.由C向d D.B、C两情况都有可能
· ·×·×·×·· · · · × ×·×··
解析:
①判断线框所在位置的磁场(原磁场)方向:垂直纸面向外
②判断原磁场磁通量的变化:变大
③判断线框内部感应电流磁场的方向:垂直纸面外里
④由安培定则判断感应电流的方向:由d向C
电磁感应现象
产生感应电流的条件
感应电动 磁通量 感应电流(电
势的大小
动势)的方向
E n
t
BS cos 楞次定律
E Blv sin
应用
右手定则
1
1.磁通量:
1)定义:磁感应强度B与垂直磁场的回路 面积S的乘积.公式为Φ=BS
注意:如果面积S与B不垂直, 如图所示,则应以B乘以在垂 直磁场方向上的投影面积S', 即Φ=BS'=BSsinα
36
楞次定律练习
I
37
例与练
9、如图所示,导线框abcd与导线AB在同一
平面内,直导线中通有恒定电流I,当线框由左向右匀速通
过直导线过程中,线框中感应电流的方向是 A.先abcda,再dcbad,后abcda
D
B.先abcda,再dcbad
C.始终是dcbad D.先dcbad,再abcda,后dcbad
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一、电磁感应与电路规律的综合
• 问题的处理思路 • 1、确定电源:产生感应电动势的那部分导体
或电路就相当于电源,它的感应电动势就 是此电源的电动势,它的电阻就是此电源 的内电阻。根据法拉第电磁感应定律求出 感应电动势,利用楞次定律确定其正负极. • 2、分析电路结构,画等效电路图. • 3、利用电路规律求解,主要有欧姆定律,串 并联规律等.
《认识洛伦兹力》 讲义
《认识洛伦兹力》讲义一、什么是洛伦兹力当带电粒子在磁场中运动时,会受到一种力的作用,这种力就叫做洛伦兹力。
它是以荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹的名字命名的。
洛伦兹力的产生需要两个条件:一是带电粒子,二是磁场。
带电粒子可以是正电荷,也可以是负电荷。
而磁场则是一种特殊的物质,它能够对处在其中的带电粒子产生力的作用。
洛伦兹力的大小与带电粒子的电荷量、速度大小、速度方向与磁场方向的夹角,以及磁场的磁感应强度有关。
其表达式为:F =qvBsinθ,其中 F 表示洛伦兹力,q 表示带电粒子的电荷量,v 表示带电粒子的速度,B 表示磁场的磁感应强度,θ 表示速度方向与磁场方向的夹角。
二、洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向可以用左手定则来判断。
伸出左手,让磁感线垂直穿过掌心,四指指向正电荷运动的方向(如果是负电荷,则四指指向负电荷运动的反方向),大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。
需要注意的是,洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直,所以洛伦兹力永远不做功。
这是因为力做功的条件是力在位移方向上有分量,而洛伦兹力始终与运动方向垂直,在位移方向上没有分量,因此不做功。
三、洛伦兹力与安培力的关系安培力是通电导线在磁场中受到的力,而洛伦兹力是带电粒子在磁场中受到的力。
实际上,安培力是洛伦兹力的宏观表现。
我们可以这样来理解:通电导线中存在大量自由电子,当导线中通有电流时,自由电子会定向移动。
每个自由电子都会受到洛伦兹力的作用,而这些自由电子受到的洛伦兹力的宏观表现就是安培力。
四、洛伦兹力的应用洛伦兹力在现代科技中有许多重要的应用。
1、质谱仪质谱仪是一种用于测量带电粒子质量和比荷的仪器。
在质谱仪中,带电粒子先经过加速电场加速,获得一定的速度,然后进入磁场。
由于不同质量和电荷量的粒子在磁场中运动的轨迹不同,通过测量粒子的轨迹半径,就可以计算出粒子的质量和比荷。
2、回旋加速器回旋加速器是一种用于加速带电粒子的装置。
带电粒子在回旋加速器的两个半圆形的金属盒之间不断地被电场加速,同时在磁场中做圆周运动。
