极受的磁场力的合力竖直向上。磁铁对水平面的压力减小,但不受摩擦力。⑵画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条(如图中细虚线所示),可看出导线受到的安培力竖直向下,因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。⑶把条形磁铁等效为通电螺线管,上方的电流是向里的,与通电导线中的电流是同向电流,所以互相吸引。例3电视机显象管的偏转线圈示意图如右,即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转?解:画出偏转线圈内侧的电流,是左半线圈靠电子流的一侧为向里,右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向里的,根据“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”,可判定电子流向左偏转。(本题用其它方法判断也行,但不如这个方法简洁)。(2)安培力大小的计算FBLIsi
α(α为B、L间的夹角)高中只要求会计算α0(不受安培力)和α90°两种情况。例4如图所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L,质量为m,水平放在导轨上。当回路总电流为I1时,金属杆正好能静止。
ααi
求:⑴B至少多大?这时B的方向如何?⑵若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止?解:画出金属杆的截面图。由三角形定则得,只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小,B也最小。根据左手定则,这时B应垂直于导轨平面向上,大小满足:BI1Lmgsi
α,Bmgsi
αI1L。当B的方向改为竖直向上时,这时安培力的方向变为水平向右,沿导轨方向合力为零,得BI2Lcosαmgsi
α,I2I1cosα。(在解这类题时必须画出截面图,只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向,从而弄清各矢量方向间的关系)。
Bα
f例6如图所示,质量为m的铜棒搭在U形导线框右端,棒长和框宽均为L,磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后,在磁场力作用下铜棒被平抛出去,下落h后的水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q。解:闭合电键后的极短时间内,铜棒受安培力向右的冲量F
hsB
Δtmv0而被平抛出去,其中FBIL,而瞬时电流和时间的乘积等于电荷量QIΔt,由平抛规律可算铜棒离开导线框时的初速度v0ssg,最终可得
t2h
Q
msg。BL2h
7.洛伦兹力(1)洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力,它是安培力的微观解释。公式FqvB。条件是v与B垂直。
F
F安BI
(2)洛伦兹力方向的判定:在用r