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安培力

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安培力

安培力是高中物理最常考的力之一,也是最難的一個力。安培力在磁場與電磁感應兩個章節中均有考察。我們下面來從大小和方向兩個方面研究安培力。

安培力

安培力的大小

⒈公式F=BILsinθ (θ為B與I夾角)

⒉通電導線與磁場方向垂直時,安培力最大;

⒊通電導線平行于磁場方向時,安培力為零;

⒋B對放入的通電導線來說是外磁場的磁感應強度

⒌式中的L為導線垂直于磁場方向的有效切割長度。

例如,半徑為r的半圓形導線與磁場B垂直放置,導線的的等效長度為2r,安培力的大小就是BI*2r 。

安培力的方向

⒈方向由左手定則來判斷。請點擊這里查看左手定則的內容

⒉安培力總是垂直于磁感應強度B和電流I所決定的平面,但B、I不一定是垂直關系。

洛倫茲力f向安培力F推導

如果將上述的導線垂直放入磁場,那么每個電荷(基元電荷)受到的洛侖茲力為f=evB;

我們依然取上述長為l的一段導線,其中的電荷總數量依然是N=nV=nSL;

那么這段導線的所有電子的洛倫茲的合力為F=Nf=nSLevB;

在這里我們補充一下,所有的洛倫茲力f的方向是一致的,因此合力就是Nf。

利用(2)中I的推導公式I=neSv;將其帶入,

則有F=BIL,這就是安培力的公式。

我們有這樣的結論:

桿件所受到的安培力是其內部大量粒子所受到的洛侖茲力的宏觀表現。

洛倫茲力與安培力公式的比較

洛倫茲力f=Bvq;其描述的是某個粒子的受力情況。

安培力F=BIL;其描述的是通電的桿件的受力情況。

通過公式的比較,我們應確定主思路:

1利用微積分基本原理,建立起單獨某個粒子與桿件內大量粒子之間的關系;

2研究IL與vq之間的關系。

參考文獻

洛倫茲力與安培力http://www.z3979.com/zongjie/kaodian/43297.html

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