文档介绍：电磁场综合
1、安培力
1、如图所示,在两根劲度系数都为k的相同的轻质弹簧下悬挂有一根导体棒ab,导体棒置于水平方向的匀强磁场中,,当导体棒中通以自左向右的恒定电流时,两弹簧各伸长了ΔL1;若只将电流反向而保持其他条件不变,则两弹簧各伸长了ΔL2,求:
(1)导体棒通电后受到的磁场力的大小?
(2)若导体棒中无电流,则每根弹簧的伸长量为多少?
2、如图所示,宽为L的金属框架和水平面夹角为α,并处于磁感应强度为B的匀强磁场中,,长度为d置于金属框架上时将向下匀加速滑动,,将电动势为E,内阻不计的电源接入电路,若框架与导体棒的电阻不计,求需要接入的滑动变阻器R的阻值范围.
α
M
N
α
a
b
R
B
3、在倾角为α的光滑斜面上,置一通有电流I,长L质量为m的导体棒,如图所示,试问:
⑴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.
⑵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.
⑶分析棒有可能静止在斜面上且要求B垂直L,应加外磁场的方向范围.
α
I
y
B2
α
x
F1
B1
F2
N
mg
分析与解:此题属于电磁学和静力学综合题,研究对象为通电导体棒,所受力为重力mg,弹力FN,安培里F,属于三个共点力的平衡问题,要使棒静止在斜面上,当安培力等于重力沿斜面向下分力mgsinα且B垂直l时,,则棒不受斜面的支持力,此时应有安培力与重力相平衡,导体棒只受两个力作用.
⑴因BIl=mgsinα,所以B=mgsinα/,B的方向垂直斜面向上.
⑵mg=BIl,B=mg/,B的方向应水平向左.
⑶此问题讨论的只是问题的可能性,并没有具体研究满足平衡的定量关系,为讨论问题方便建立如图11-2-,,F的方向应包括F2的方向,但不能包括F1的方向,根据左手定则,B与+x的夹角θ满足α<θ≤π.
4、如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨,相距为L,导轨所在平面距地面高度为h,导轨左端与电源相连,右端放有质量为m的静止的金属棒,竖直向上的匀强磁场的磁感应强度为B,当电键闭合后,金属棒无转动地做平抛运动,:电路接通的瞬间,通过金属棒的电荷量为多少?
磁场中的电荷量:
注意两个推论的应用
5、如图所示,金属棒ab的质量m等于5g,放在相距L为1m的光滑金属导轨上,磁感应强度B=,方向竖直向上,电容器的电容C=200μF,电源电动势E=16V,导轨距地面高度h=,当单刀双掷开关先掷向1后,再掷向2,金属棒被抛到水平距离s=,问电容器两端的电压还有多大?
8V
h
s
a
b
1
2
S
c
磁场中的电荷量:
注意两个推论的应用
电磁场综合
2、带电粒子在复合场中的运动
磁场综合(步骤3个:找圆心4、画轨迹、求半径)
1、常见问题:
⑴几何⑵多解⑶边界⑷临界
2、方程4:
⑴半径⑵力⑶时间角度⑷平衡
3、推论3:
⑴r ⑵T ⑶t
1、几何:
注意圆周运动中有关对称规律:
如从同一边界射入的粒子,从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等;在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出。