解题的基本方法 1、磁场、磁场力方向的判定 (1)电流磁场方向的判定——正确应用安培定则 对于直线电流、环形电流和通电螺线管周围空间的磁场分布,要能熟练地用磁力线正确表示,以图示方法画出磁力线的分布情况——包括正确的方向和大致的疏密程度,还要能根据解题的需要选择不同的图示(如立体图、纵剖面图或横断面图等)。 其中,关于磁场方向走向的判定,要能根据电流方向正确掌握安培定则的两种用法,即: ① 对于直线电流,用右手握住导线(电流),让伸直的大拇指所指方向跟电流方向一致,则弯曲的四指所指方向即为磁力线环绕电流的方向。 ② 对于环形电流和通电螺线管,应让右手弯曲的四指所指方向跟电流方向一致,则伸直的大拇指所指方向即为环形电流中心轴线上磁力线方向,或通电螺线管内部磁力线方向(亦即大拇指指向通电螺线管滋力线出发端——北极)。 ③ 对于通电螺线管,其内部的磁场方向从N极指向S极;而内部的磁场方向从S极指向N极。从而形成闭合的曲线。 (2)安培力、洛仑兹力方向的判定——正确应用左手定则 ① 运用左手定则判定安培力的方向,要依据磁场B的方向和电流I的方向.只要B与IL的方向不平行,则必有安培力存在,且与B、IL所决定的平面垂直。对于B与IL不垂直的一般情况来说,则需先将B矢量分解为两个分量:一个是垂直于IL的 ,另一个是平行于IL的 ,再依据 的方向和电流I的方向判定安培力的方向。 在磁场与通电导线方向夹角给定的前提下,如果在安培力F磁场B和通电导线IL中任意两个量的方向确定,就能依据左手定则判断第三个量的方向。 ② 运用左手定则判定洛仑兹力的方向,同样要依据磁场B的方向和由于带电粒子运动形成的电流方向(带正电粒子运动形成的电流,方向与其速度v方向一致,带负电粒子运动形成的电流,方向与其速度v方向相反)。只要B与v的方向不平行,则必有洛仑兹力存在,且与B、v所决定的平面垂直。对于B与v不垂直的一般情况来说,则仍需先将B矢量分解为两个分量:一个是垂直于v的 ,另一个是平行于v的 ,(或将u矢量分解为两个分量:一个是垂直于B的 ,另一个是平行于B的 ,)再依据 的方向和v的方向(或B的方向和 的方向)正确判定洛仑兹力的方向。 在磁场B与已知电性粒子的运动速度v的方向夹角给定的前提下,如果在洛仑兹力f、磁场B和粒子运动速度中任意两个量的方向确定,也就能依据左手定则判断第三个量的方向。 2、磁场力大小的计算及其作用效果 (1)关于安培力大小的计算式 ,其中 为B与IL的方向夹角,由式可知,由于角 取值不同,安培力值将随之而变,其中 取 、 值时F为零, 取 时F值最大 。 本式的适用条件,一般地说应为一般通电直导线IL处于匀强磁场B中,但也有例外,譬如在非匀强磁场中只要通电直导线段IL所在位置沿导线的各点B矢最相等(B值大小相等、方向相同),则其所受安培力也可运用该式计算。 关于安培力的作用效果,解题中通常遇到的情况举例说明如下: ① 平行通电导线之间的相互作用;同向电流相吸,反向电流相斥。这是电流问磁相互作用的一个重要例证。 ② 在安培力与其他力共同作用下使通电导体处于平衡状态,借以测定B或I等待测值。如应用电流天平测定磁感应强度值,应用磁电式电流表测量电流强度。 |
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