安培力磁电式仪表精选PPT.ppt
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1、关于安培力 磁电式仪表第1页,讲稿共28张,创作于星期日第第2 2课时安培力磁电式仪表课时安培力磁电式仪表第2页,讲稿共28张,创作于星期日一、安培力一、安培力一、安培力一、安培力1.1.定义:磁场对电流的作用力叫安培力定义:磁场对电流的作用力叫安培力定义:磁场对电流的作用力叫安培力定义:磁场对电流的作用力叫安培力2.2.大小:大小:大小:大小:F=BILF=BIL(B B、I I、L L两两互相垂直)两两互相垂直)两两互相垂直)两两互相垂直)若若若若B B与与与与I I(L L)夹角为)夹角为)夹角为)夹角为 时,则时,则时,则时,则F=BILsin F=BILsin)适用条件:匀强磁场(一
2、般)适用条件:匀强磁场(一般)适用条件:匀强磁场(一般)适用条件:匀强磁场(一般)3.3.方向:方向:方向:方向:左手定则左手定则左手定则左手定则L L为导线的为导线的为导线的为导线的有效长度有效长度有效长度有效长度,即导线两端点所连直线的长,即导线两端点所连直线的长,即导线两端点所连直线的长,即导线两端点所连直线的长度,相应的电流方向沿度,相应的电流方向沿度,相应的电流方向沿度,相应的电流方向沿L L由始端流向末端由始端流向末端由始端流向末端由始端流向末端.第3页,讲稿共28张,创作于星期日例如图所示,一直角三角形通有电流例如图所示,一直角三角形通有电流例如图所示,一直角三角形通有电流例如图
3、所示,一直角三角形通有电流I I,磁应强度为,磁应强度为,磁应强度为,磁应强度为B B,abab长为长为长为长为L L,则三角形所受的磁场力为(),则三角形所受的磁场力为(),则三角形所受的磁场力为(),则三角形所受的磁场力为()D D第4页,讲稿共28张,创作于星期日 例例例例 如如如如图图图图所所所所示示示示,蹄蹄蹄蹄形形形形磁磁磁磁铁铁铁铁用用用用悬悬悬悬线线线线悬悬悬悬于于于于OO点点点点,在在在在磁磁磁磁铁铁铁铁的的的的正正正正下下下下方方方方有有有有一一一一水水水水平平平平放放放放置置置置的长直导线,当导线中通以由左向右的电流时,蹄形磁铁的运动情况将是的长直导线,当导线中通以由左向
4、右的电流时,蹄形磁铁的运动情况将是的长直导线,当导线中通以由左向右的电流时,蹄形磁铁的运动情况将是的长直导线,当导线中通以由左向右的电流时,蹄形磁铁的运动情况将是A A静止不动静止不动静止不动静止不动B B向纸外平动向纸外平动向纸外平动向纸外平动C CN N极向纸外,极向纸外,极向纸外,极向纸外,S S极向纸内转动极向纸内转动极向纸内转动极向纸内转动D DN N极向纸内,极向纸内,极向纸内,极向纸内,S S极向纸外转动极向纸外转动极向纸外转动极向纸外转动FF第5页,讲稿共28张,创作于星期日例例例例 如图所示,在条形磁铁的如图所示,在条形磁铁的如图所示,在条形磁铁的如图所示,在条形磁铁的S S
5、极附近悬挂一个线圈磁铁水平放置极附近悬挂一个线圈磁铁水平放置极附近悬挂一个线圈磁铁水平放置极附近悬挂一个线圈磁铁水平放置其轴线与线圈共面并通过线圈的圆心当线圈中电流沿图示方向流动其轴线与线圈共面并通过线圈的圆心当线圈中电流沿图示方向流动其轴线与线圈共面并通过线圈的圆心当线圈中电流沿图示方向流动其轴线与线圈共面并通过线圈的圆心当线圈中电流沿图示方向流动时,将会出现时,将会出现时,将会出现时,将会出现A A线圈向磁铁平移线圈向磁铁平移线圈向磁铁平移线圈向磁铁平移B B线圈远离磁铁平移线圈远离磁铁平移线圈远离磁铁平移线圈远离磁铁平移C C从上往下看线圈顺时针转动,同时靠近磁铁从上往下看线圈顺时针转动
6、,同时靠近磁铁从上往下看线圈顺时针转动,同时靠近磁铁从上往下看线圈顺时针转动,同时靠近磁铁D D从上往下看细圈逆时针转动,同时靠近磁铁从上往下看细圈逆时针转动,同时靠近磁铁从上往下看细圈逆时针转动,同时靠近磁铁从上往下看细圈逆时针转动,同时靠近磁铁SN第6页,讲稿共28张,创作于星期日例例例例 如图两条长直导线如图两条长直导线如图两条长直导线如图两条长直导线ABAB和和和和CDCD相互垂直,彼此相隔一很小距离,通以相互垂直,彼此相隔一很小距离,通以相互垂直,彼此相隔一很小距离,通以相互垂直,彼此相隔一很小距离,通以图所示方向的电流,其中图所示方向的电流,其中图所示方向的电流,其中图所示方向的电
7、流,其中ABAB固定,固定,固定,固定,CDCD可以其中心为轴自由转动或平动,可以其中心为轴自由转动或平动,可以其中心为轴自由转动或平动,可以其中心为轴自由转动或平动,则则则则CDCD的运动情况是的运动情况是的运动情况是的运动情况是A A顺时针方向转动,同时靠近导线顺时针方向转动,同时靠近导线顺时针方向转动,同时靠近导线顺时针方向转动,同时靠近导线ABABB B顺时针方向转动,同时离开导线顺时针方向转动,同时离开导线顺时针方向转动,同时离开导线顺时针方向转动,同时离开导线ABAB C C逆时针方向转动,同时靠近导线逆时针方向转动,同时靠近导线逆时针方向转动,同时靠近导线逆时针方向转动,同时靠近
8、导线ABAB D D逆时针方向转动,同时离开导线逆时针方向转动,同时离开导线逆时针方向转动,同时离开导线逆时针方向转动,同时离开导线ABABFFD(C)F第7页,讲稿共28张,创作于星期日例例例例 如图所示,将通电导线圆环平行于纸如图所示,将通电导线圆环平行于纸如图所示,将通电导线圆环平行于纸如图所示,将通电导线圆环平行于纸面的缓慢地竖直向下放入水平方向垂直面的缓慢地竖直向下放入水平方向垂直面的缓慢地竖直向下放入水平方向垂直面的缓慢地竖直向下放入水平方向垂直纸面向里的匀强磁场中,则在通电圆环纸面向里的匀强磁场中,则在通电圆环纸面向里的匀强磁场中,则在通电圆环纸面向里的匀强磁场中,则在通电圆环从
9、刚进入到完全进入磁场的过程中,所从刚进入到完全进入磁场的过程中,所从刚进入到完全进入磁场的过程中,所从刚进入到完全进入磁场的过程中,所受的安培力大小受的安培力大小受的安培力大小受的安培力大小A A逐渐变大逐渐变大逐渐变大逐渐变大B先变大后变小先变大后变小先变大后变小先变大后变小C C逐渐变小逐渐变小逐渐变小逐渐变小D先变小后变大先变小后变大先变小后变大先变小后变大IBDFaDF1aD DLF=BILF1=BILsinF=BIdBOIB第8页,讲稿共28张,创作于星期日磁场对通电线圈的作用磁场对通电线圈的作用见步步高见步步高第9页,讲稿共28张,创作于星期日二、安培力与力学的综合问题二、安培力与
10、力学的综合问题1.1.通电导体在磁场中的平衡与加速运动问题。处理这类通电导体在磁场中的平衡与加速运动问题。处理这类通电导体在磁场中的平衡与加速运动问题。处理这类通电导体在磁场中的平衡与加速运动问题。处理这类问题要注意:问题要注意:问题要注意:问题要注意:(1 1)变三维为二维,作出平面受力分析图,进行受力分析,安培)变三维为二维,作出平面受力分析图,进行受力分析,安培)变三维为二维,作出平面受力分析图,进行受力分析,安培)变三维为二维,作出平面受力分析图,进行受力分析,安培力的方向要用左手定则判断,注意力的方向要用左手定则判断,注意力的方向要用左手定则判断,注意力的方向要用左手定则判断,注意F
11、 FB B、F F I I。(2 2)受力分析完后,列平衡方程式,牛顿第二定律的方程求解。)受力分析完后,列平衡方程式,牛顿第二定律的方程求解。)受力分析完后,列平衡方程式,牛顿第二定律的方程求解。)受力分析完后,列平衡方程式,牛顿第二定律的方程求解。第10页,讲稿共28张,创作于星期日例例例例4:4:如如图图所所示示,MNMN、PQPQ为为为为水水水水平平平平放放放放置置置置的的的的金金金金属属属属导导导导轨轨轨轨,直直直直导导导导线线线线abab与与导导轨轨垂垂直直放放置置,导导轨轨间间距距L=10cm=10cm,其其电电阻阻为为R Rabab=0.4W WW W,导导轨轨所所在在区区域域
12、处处在在匀匀强强磁磁场场中中,磁磁场场方方向向竖竖直直向向下下,磁磁感感应应强强度度B B=0.2T=0.2T,电电电电池池池池电电电电动动动动势势势势E E=1.5V=1.5V,内内内内电电电电阻阻阻阻r r=0.18W WW W,电电电电阻阻阻阻R R=1.6W WW W,开开开开关关关关S S接接接接通通通通后后后后abab仍仍仍仍静静静静止止止止不不不不动动动动,求求求求abab所受的摩擦力的大小和方向所受的摩擦力的大小和方向所受的摩擦力的大小和方向所受的摩擦力的大小和方向R摩擦力大小为摩擦力大小为0.048N,方向水,方向水平向左平向左 第11页,讲稿共28张,创作于星期日例例例例5
13、:5:如图所示,两根平行放置的光滑导轨,间距如图所示,两根平行放置的光滑导轨,间距如图所示,两根平行放置的光滑导轨,间距如图所示,两根平行放置的光滑导轨,间距L,与水平夹,与水平夹,与水平夹,与水平夹角为角为角为角为,导轨间接有电动势为,导轨间接有电动势为,导轨间接有电动势为,导轨间接有电动势为E E、内阻为、内阻为、内阻为、内阻为r r的电源,现将一根的电源,现将一根的电源,现将一根的电源,现将一根质量为质量为质量为质量为MM,电阻为,电阻为,电阻为,电阻为R的金属棒的金属棒的金属棒的金属棒abab 与导轨垂直放置,同时加与导轨垂直放置,同时加与导轨垂直放置,同时加与导轨垂直放置,同时加上方
14、向垂直于导线匀强磁场,使上方向垂直于导线匀强磁场,使上方向垂直于导线匀强磁场,使上方向垂直于导线匀强磁场,使abab杆在导轨上保持静止,杆在导轨上保持静止,杆在导轨上保持静止,杆在导轨上保持静止,若导轨电阻不计,求:若导轨电阻不计,求:若导轨电阻不计,求:若导轨电阻不计,求:(1 1)所加匀强磁场的方向允许的范围)所加匀强磁场的方向允许的范围)所加匀强磁场的方向允许的范围)所加匀强磁场的方向允许的范围(2 2)可使)可使)可使)可使abab杆静止的匀强磁场的最小磁感应强度杆静止的匀强磁场的最小磁感应强度杆静止的匀强磁场的最小磁感应强度杆静止的匀强磁场的最小磁感应强度B.B.abME ra aa
15、 aODCmgNQPFa aF=mgsinF=BIL 第12页,讲稿共28张,创作于星期日(2005200520052005北京卷)北京卷)北京卷)北京卷)下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸)。滑块可沿导轨无摩擦滑行,且平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸)。滑块可沿导轨无摩擦滑行,且平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸)。滑块可沿导轨无摩擦滑行
16、,且平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸)。滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中,另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中,另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中,另一导轨流回电源。滑
17、块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为的关系为的关系为的关系为B=kB=kI I,比例常量,比例常量,比例常量,比例常量k=2.510k=2.5106 6T/AT/A。已知两导轨内侧间距已知两导轨内侧间距已知两导轨内侧间距已知两导轨内侧间距l l=1.5cm=1.5cm,滑块的质量,滑块的
18、质量,滑块的质量,滑块的质量m=30gm=30g,滑块沿导轨滑行,滑块沿导轨滑行,滑块沿导轨滑行,滑块沿导轨滑行5m5m后获得的发射速后获得的发射速后获得的发射速后获得的发射速度度度度v v=3.0km/s=3.0km/s(此过程视为匀加速运动)。(此过程视为匀加速运动)。(此过程视为匀加速运动)。(此过程视为匀加速运动)。(1 1)求发射过程中电源提供的电流强度。)求发射过程中电源提供的电流强度。)求发射过程中电源提供的电流强度。)求发射过程中电源提供的电流强度。(2 2)若电源输出的能量有)若电源输出的能量有)若电源输出的能量有)若电源输出的能量有4%4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源
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