電磁場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)ppt課件(已修改)
2025-05-11 03:15 本頁(yè)面
【正文】 電磁場(chǎng)綜合 安培力 如圖所示，在兩根勁度系數(shù)都為 k的相同的輕質(zhì)彈簧下懸掛有一根導(dǎo)體棒 ab，導(dǎo)體棒置于水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)垂直．磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以自左向右的恒定電流時(shí)，兩彈簧各伸長(zhǎng)了 ΔL1；若只將電流反向而保持其他條件不變，則兩彈簧各伸長(zhǎng)了 ΔL2 (1)導(dǎo)體棒通電后受到的磁場(chǎng)力的大小 ? (2)若導(dǎo)體棒中無(wú)電流，則每根彈簧的伸長(zhǎng)量為多少 ? 21()k L L? ? ?122LL? ? ?如圖所示，寬為 L的金屬框架和水平面夾角為α ，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于框架平面．導(dǎo)體棒 ab的質(zhì)量為 m，長(zhǎng)度為 d置于金屬框架上時(shí)將向下勻加速滑動(dòng)，導(dǎo)體棒與框架之間的最大靜摩擦力為 f．為使導(dǎo)體棒靜止在框架上，將電動(dòng)勢(shì)為 E，內(nèi)阻不計(jì)的電源接入電路，若框架與導(dǎo)體棒的電阻不計(jì)，求需要接入的滑動(dòng)變阻器 R的阻值范圍． α M N α a b R B s in s inB E l B E lRm g f m g f??????在傾角為 α 的光滑斜面上，置一通有電流 I，長(zhǎng) L質(zhì)量為 m的導(dǎo)體棒，如圖所示，試問(wèn)： ⑴欲使棒靜止在斜面上，外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的最小值和方向． ⑵欲使棒靜止在斜面上且對(duì)斜面無(wú)壓力，外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大小和方向． ⑶分析棒有可能靜止在斜面上且要求 B垂直 L，應(yīng)加外磁場(chǎng)的方向范圍． α I y B2 α x F1 B1 F2 N mg 分析與解：此題屬于電磁學(xué)和靜力學(xué)綜合題，研究對(duì)象為通電導(dǎo)體棒，所受力為重力 mg，彈力 FN，安培里 F，屬于三個(gè)共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題，要使棒靜止在斜面上，當(dāng)安培力等于重力沿斜面向下分力 mgsinα且 B垂直 l時(shí)， B值最?。拱魧?duì)斜面無(wú)壓力，則棒不受斜面的支持力，此時(shí)應(yīng)有安培力與重力相平衡，導(dǎo)體棒只受兩個(gè)力作用． ⑴因 BIl＝ mgsinα ，所以 B＝ mgsinα /Il．由左手定則知， B的方向垂直斜面向上． ⑵ mg＝ BIl， B＝ mg/Il．由左手定則知， B的方向應(yīng)水平向左． ⑶此問(wèn)題討論的只是問(wèn)題的可能性，并沒(méi)有具體研究滿足平衡的定量關(guān)系，為討論問(wèn)題方便建立如圖1123所示的直角坐標(biāo)系．欲使棒有可能平衡，安培力 F的方向須限定在圖上 F1和 F2之間．由圖不難看出， F的方向應(yīng)包括 F2的方向，但不能包括 F1的方向，根據(jù)左手定則， B與＋ x的夾角 θ 滿足 α θ ≤ π ． 如圖所示，水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌，相距為 L，導(dǎo)軌所在平面距地面高度為 h，導(dǎo)軌左端與電源相連，右端放有質(zhì)量為 m的靜止的金屬棒，豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，當(dāng)電鍵閉合后，金屬棒無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)地做平拋運(yùn)動(dòng)，落地點(diǎn)的水平距離為 s.求：電路接通的瞬間，通過(guò)金屬棒的電荷量為多少？ 磁場(chǎng)中的電荷量： 注意兩個(gè)推論的應(yīng)用 如圖所示，金屬棒 ab的質(zhì)量 m等于 5g，放在相距 L為 1m的光滑金屬導(dǎo)軌上，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=，方向豎直向上，電容器的電容 C=200μ F，電源電動(dòng)勢(shì)E=16V，導(dǎo)軌距地面高度 h=，當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)先擲向 1后，再擲向 2，金屬棒被拋到水平距離 s=的地面上，問(wèn)電容器兩端的電壓還有多大？ 8V h s a b 1 2 S c 磁場(chǎng)中的電荷量： 注意兩個(gè)推論的應(yīng)用 電磁場(chǎng)綜合 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 磁場(chǎng)綜合 (步驟 3個(gè) :找圓心 畫(huà)軌跡、求半徑 ) 常見(jiàn)問(wèn)題： ⑴幾何 ⑵多解 ⑶邊界 ⑷臨界 方程 4： ⑴半徑 ⑵力 ⑶時(shí)間角度 ⑷平衡 推論 3： ⑴ r ⑵ T ⑶ t 幾何： 注意圓周運(yùn)動(dòng)中有關(guān) 對(duì)稱 規(guī)律： 如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出。 例、如圖直線 MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn) O以與 MN成 30176。 角的同樣速度 v 射入磁場(chǎng)（電子質(zhì)量為 m，電荷為 e），它們從磁場(chǎng)中射出時(shí)相距多遠(yuǎn)？射出的時(shí)間差是多少？ M N B O v 單直邊界時(shí)具有對(duì)稱性 兩圓相交，在兩交點(diǎn)上同一圓的兩條切線 AC和 BC如果相交，則一定交于兩圓心連線 OO′ 的同一點(diǎn) C。 例、 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中僅受磁場(chǎng)力作用時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因此，帶電粒子在圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)往往涉及粒子 軌跡圓 與磁場(chǎng) 邊界圓 的兩圓相交問(wèn)題。 O＇ O A B C 徑向?qū)ΨQ性 r R V O/ O ? 多解： 帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由于多種因素的影響，使問(wèn)題形成多解，多解形成原因一般包含下述幾個(gè)方面。 ⑴帶電粒子 電性 不確定形成多解 正負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不同 ⑵ 磁場(chǎng)方向 不確定形成多解 感應(yīng)強(qiáng)度方向不確定 ⑶臨界狀態(tài)不唯一形成多解 運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧狀形成了多解 ⑷運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性形成多解 帶電粒子在部分是電場(chǎng)，部分是磁場(chǎng)空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往運(yùn)動(dòng)具有往復(fù)性，因而形成多解。 B v0 q m L L 例 、已知： q、 m、 v0、 L、 B，上下兩塊板 求：要求粒子從左邊中點(diǎn)飛入，最終飛出磁場(chǎng)區(qū)域， 對(duì)粒子的入射速度 v0有何要求？ O 例、 如圖所示，足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域 abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)從 ad邊的中心 O點(diǎn)處，垂直磁場(chǎng)方向射入一速度為 v0的帶正電粒子， v0與 ad邊的夾角為 30176。 .已知粒子質(zhì)量為m，帶電量
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