安培力定量演示器设计与实验研究

一、问题的提出磁场对电流的作用力——安培力F=IlBSinθ是高中物理的重点教材,高二、高三课本都有涉及。课本主要以定性演示和理论推导来揭示这个规律。教材无法定量演示:①“当导线方向与该处磁场方向平行时,通电导线所受的力最小,等于零;当导线方向与该处磁场方向垂直时。通电导线所受的力最大。”②当“……成任一角度,磁场对电流有作用力……但比相互垂直的情形要小。”③“安培力F的大小与Il的乘积成正比。”④“安培力F的大小与Sinθ成正比”等等,使得教材在很多关键问题上常常用“我们知道”或“通过实验会发现”或“实验表明”一代而过,缺乏说服力。     

安培力定量演示器设计与实验研究

1　问题的提出磁场对电流的作用力———安培力Ｆ =ＩｌＢｓｉｎθ是高中物理的重点教材 ,高二、高三课本都有涉及 .课本主要以定性演示和理论推导来揭示这个规律 .教材无法定量演示 :①“当导线方向与该处磁场方向平行时 ,通电导线所受的力最小 ,等于零 ;当导线方向与该处磁场方向垂直时 ,通电导线所受的力最大 .”②当“……成任一角度 ,磁场对电流有作用力……但比相互垂直的情形要小 .”③“安培力Ｆ的大小与Ｉｌ的乘积成正比 .”④“安培力Ｆ的大小与ｓｉｎθ成正比”等等 ,使得教材在很多关键问题上常常用“我们知道”或“通过实验会…     

磁通量不改变也会产生感应电流吗？

讲完电磁感应后 ,一位学生向笔者提出一个问题 .题目　如图 1所示 ,虚线两侧分别为磁感图 1强度 B1 、 B2 的匀强磁场 ,方向相反 .当闭合矩形金属线圈垂直于磁场方向向下运动时 ,金属线圈中是否有感应电流 ?分析　这一问题看似简单 ,其实并非容易回答 .当闭合矩形金属线圈垂直于磁场方向向下运动时 ,矩形线圈的左右两边垂直切割磁感线 ,设 L、v分别为矩形线圈左、右两边的边长和矩形切割磁感线的速度 ,则回路中的感应电动势应为 E=( B1 B2 ) L v≠ 0 ,回路中有感应电流 ;但由于线圈平面始终与磁感线平行 ,穿过线圈的“磁通量始终为零”,…     

例谈安培力做功功率的极值问题

安培力就是磁场对电流的作用力 ,其大小为 F安 =BIL sinθ,式中θ为 B与 I的夹角 ,高中阶段主要讨论、计算 B与 I垂直的情况 .安培力做功引起电能与其他形式能相互转化 ,其功率的极值问题与具体电路有关 ,但归结起来可概括为以下三大类型 .1　在含电源电路中 ,安培力一般做正功     

磁场对运动电荷的作用(教案)

教学目的: 1.理解安培力是洛仑兹力的宏观表现,知道什么是洛仑兹力,洛仑兹力产生的条件,洛仑兹力方向的特点,会用左手定则解答带电粒子在磁场中运动的有关问题。 2.知道公式f=qυBsinθ的推导。当υ跟B垂直时,运动电荷受到的洛仑兹力最大为f=qυB。当υ和B平行时,洛仑兹力最小,等于零。会对υ跟B垂直的情况应用f=qυB解答有关问题。     

《磁场》知识要点说明与典型题分析

一、知识结构　磁场Ｂ =Ｆ/ＩＬ —磁场对运动电荷的作用洛仑兹力ｆ=ｑｖＢ方向 :左手定则ｆ不做功—带电粒子在复合场中的运动带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动ｒ =ｍｖ/ｑＢ　Ｔ =2πｍ/Ｂｑ磁场对通电线圈的作用Ｂ//Ｓ　Ｍ =ＢＬＳＢ ⊥Ｓ　Ｍ =0磁场对电流的作用安培力Ｆ =ＢＩＬ方向 :左手定则—通电导线在匀强磁场中的平衡 ;转动　　二、要点说明1 .磁感线的特点 .①磁感线上任何一点的切线方向就是该点的磁场方向 ;②磁感线的疏密表示磁场的强弱 ;③任何两条磁感线都不相交 ;④磁感线是闭合曲线 .在磁体外部是由Ｎ极指向Ｓ极 ,在…     

《电磁感应》单元自测题

一、选择题1.关于电磁感应，下列说法中正确的是(). A导体棒相对磁场运动，导体棒内一定会产生感应电流; B导体棒做切割磁感线运动，导体棒内一定会产生感应电流; C闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流; D穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流2.关于匀强磁场中穿过线圈平面的磁通量和磁感应强度关系的描述正确的是(). A若穿过线圈平面的磁通量最大，则该处的磁感应强度一定最大; B若穿过线圈平面的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零; C当线圈平面与磁感线方向垂直时，穿过线圈的磁通量…     

“电磁感应”中学生困惑的几个问题

本文讨论分析了"电磁感应"中学生容易困惑的几个问题,它们分别是:①线圈平行于磁感线运动能产生电流吗?②垂直磁感线的金属圆盘转动时磁通量变化吗?③为何洛仑兹力不做功而安培力却可以做功?④圆环上的任意两点哪点电势高?⑤变化磁场中圆环的感应电动势对称吗?     

例析法拉第电磁感应定律的电量表达式的应用

在电磁感应现象中,当导棒或线框受到安培力(尤其是变化的安培力)作用改变运动状态时,安培力(用平均值代替)的冲量I安=F安Δt=(BIL)Δt=BL(IΔt)=BLq.再由法拉第电磁感应定律E=nΔφΔt,结合q=IΔt,I=ER可得定律的电量表达式q=nΔφR.在相关问题中如果能将以上两个结论相结合,往往会有意想不到的效果.【例1】如图1所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道相距L=1m,两轨道之间用电阻R=2Ω连接,有一质量为m=0.5kg的导体杆静止地放在轨道上与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方…     

基于PASCO平台的安培力实验装置

本文创新设计和研制了一套定量探究安培力的实验装置。本装置以铁架台为框架,用两块长方形强磁铁产生的磁场近似为匀强磁场,通过改变磁铁之间的距离改变磁场的大小;通过可旋转滑轨精确获取磁场与线圈方向的夹角;通过串联多组线圈实现载流导线长度的快捷改变;通过借助PASCO实验平台实现数据的实时采集。基于对实验数据的处理结果定量获得安培力F分别与B、I、L、sinθ成正比关系,其线性相关系数均在0.999以上,拟合优度较高。     

浅谈三个电磁学公式中θ角的含义

在电磁学公式中 ,多数与某角度θ的正弦或余弦因数有关 ,由于部分学生对角度θ的含义不清 ,往往给分析解决问题带来麻烦 ,本文拟对此作具体的分析并举例说明 .公式 1 : =Ｂ·Ｓ·ｃｏｓθ我们知道 ,穿过某闭合回路的磁通量 ,就是穿过这个回路的磁感线的条数 ,当闭合回路 (设面积为Ｓ)与磁场 (设磁感应强度的大小为Ｂ)方向垂直时 ,穿过该闭合回路的磁通量为 =Ｂ·Ｓ .如果闭合回路不跟磁场方向垂直 ,我们可以作出它在垂直于磁场方向上的投影 .如图 1所示 ,将平面ａｂｃｄ投影到与磁场方向垂直的平面上 ,即得平面ｂｃｄ′ａ′,设两平面之间的…     

通电导线间相互作用的“同吸异斥、求同趋近”规律

一、总结结论例 1　如图 1 ,两根相互平行且通以相同方向电流的导线间相互作用表现为 (　　 ) ;如图 2所示 ,两根相互平行通以相反方向电流的导线间相互作用表现为 (　　 )A.相互吸引B.相互排斥C.无相互作用D.有相互作用 ,但性质不定图 1图 2图 3分析　图 1中 ,I2 处于 I1产生的垂直纸面向外的磁场中 ,其所受的安培力 F12 由左手定则判断可知方向向左 .同理可得 I1所受的安培力 F2 1方向向右 ,如图 3所示 .故 I1和 I2 间表现为相互吸引 ,选项 A正确 .分析图 2同理可得选项 B正确 .例 2　如图 4甲所示 ,两根距离很近的相互垂直的导线 ,…     

＂左手＂与＂右手＂的妙用

1左手定则的巧用 1）用以判断安培力的方向 安培力是F—BILsinθ,B和J确定了一个平面,并且在平面内二者的夹角是θ,安培力F则垂直于它们所确定的平面,所以垂直于平面内的任意一条直线,     

谈谈有效长度

1．安培力F=BIL中的有效长度L 在安培力公式F=BIL中,L的含义:磁场中的导体首尾相连的线段在垂直于磁场方向上的投影．例1 如图1所示,用粗细均匀的电阻丝折成三角形框架,三边的长度分别为3L、4L和5L,电阻丝每L长度的电阻为r,框架与电动势为E、内阻为r的电源相连,框架所在空间有垂直于框架平面的磁感应强度为B的匀强磁场,求框架所受磁场     

高二月月练——磁场

一、本月知识学习指要掌握条形磁铁、蹄形磁铁以及通电直导线、通电圆线圈、通电螺线管的磁感线的分布特点;理解磁现象的电本质．理解磁通量的概念,并能够正确判断与计算磁通量及磁通量的变化．熟练掌握用安培定则判断电流磁场的方向,熟练运用左手定则判断通电导线所受的磁场力的方向,并能进一步判断通电导线或线圈在磁场力作用下的运动情况．二、练习题精选图１１．如图１所示,半径为Ｒ的圆形线圈共有ｎ匝,其中心位置处半径为ｒ的虚线范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面,若磁感强度为Ｂ,则穿过该线圈的磁通量为［　　］Ａ．π…     

磁场单元测试题

一、选择题_一， 1.关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是(). A.磁感线从磁体的N极出发，终止于S极 B.磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向- C.沿磁感线方向，磁场逐渐减弱 D.同一段通电导体在磁场强的地方受的安培力可能比在磁场弱的 1 地方受的安培力小、     

安培力的冲量公式应用

电磁感应中的一个重要推论——安培力的冲量公式F△t=BLI△t=BLq=BL(△Φ)/R感应电流通过直导线时,直导线在磁场中要受到安培力的作用,当导线与磁场垂直时,安培力的大小为F=BLI.在时间△t内安培力的冲量 F△t=BH△t=BLq=BL△Φ/R,式中 q 是通过导体截面的电量.利用该公式     

巧用安培力冲量公式解电磁感应难题

在电磁感应现象中，当感应电流通过直导线时，直导线在磁场中要受到安培力的作用，当导线与磁场垂直时，安培力的大小为F=BLI．在时间△t内安培力的冲量为     

金属棒沿导轨滑动问题例析

一、单金属棒沿导轨滑动问题1.平面型例1如图所示,有恒定的匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里(俯视图).磁场中有一固定的U型导轨,轨道平面与磁感线垂直,ab和cd边足够长,bc边长为l.棒ef可在导轨上自由滑动,其电阻为R.现对棒ef施一水平向右的恒力F,不计摩擦,求F的最大功率.解析对棒ef的滑动分析如下:棒ef在力F的作用下,由静止开始做加速运动.棒ef切割磁感线,在由棒和导轨组成的回路中产生感应电动势.随着棒ef的速度的增加,回路中的感应电动势也增加,ef中的感应电流也增加,导致棒ef所受的安培力增大,该力与F反向.因此棒ef的加速度…     

F=BIL和E=BLv中的等效长度

1．安培力公式F=BIL中的等效长度L 通电导体在匀强磁场中垂直于磁场方向放置时,作用于通电导体的安培力为F=BIL,其中等效长度L为导体两端点间的距离．