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如图10-2-4(a)所示,把轻质导线圈用绝缘的细线悬挂在条形磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心并与线圈平面垂直.当线圈内通以如下图方向的电流后,判断线圈将如何运动.如图10-2-4(b)所示,用绝缘丝线悬挂着的环形导体,位于与其所在平面垂直且向右的匀强磁场中,若环形导体通有如图所示方向的电流I,试判断环形导体的运动情况.

图10-2-4

解析:图10-2-4(a),电流元分析法:把线圈分为极短的圆弧,则其上的电流可视作直线电流如10-2-5图所示,根据条形磁铁产生的磁场的特点,可将每段直线电流所处的磁场的磁感应强度分解为平行于线圈平面的分量B1和垂直线圈平面的分量B2,其中平行分量B1使线圈受到垂直线圈向左的安培力,垂直分量B2使线圈受到平行线圈平面向外的安培力.将各部分圆弧所受的安培力合成,其中垂直线圈向左的安培力的合力水平向左,平行线圈平面向外的安培力的合力为零,所以线圈将向左运动,同时有扩张的趋势.

图10-2-5

    图10-2-4(b)中,受等效分析法的负迁移,往往有如下的错解:由于匀强磁场的磁感线与导体环面垂直向右,它等效于条形磁铁N极正对环形导体圆面的左侧,而通电环形导体即环形电流的磁场根据安培定则判定N极为左侧,它将受到等效N极的排斥作用而开始向右加速运动.错解原因:误将匀强磁场等效于条形磁铁的磁场.

    电流元分析法:可将环形导体等分为若干段,根据左手定则,每小段通电导体所受安培力均指向圆心,由对称性可知,这些安培力均为成对的平衡力,即合力为零,故该环形导体将保持原来的静止状态.

答案:向右且扩张、静止.


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图10-1-4

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图10-2-1

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图10-2-4

A.滑动变阻器上消耗的功率为P=10I2R

B.变压器原线圈两端的电压U1=10IR

C.取ab在环的最低端时t=0,则导体棒ab中感应电流的表达式是iIsin ωt

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