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    某直导体棒长0.2m,垂直放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,电阻10Ω,通过电流0.5A,通电时间1min,求
    (1)导体受到的安培力多大?
    (2)通过导体电荷量多少?
    (3)导体棒发热功率及产生热量分别为多少?
    本题信息:物理问答题难度一般 来源:未知
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本试题 “某直导体棒长0.2m,垂直放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,电阻10Ω,通过电流0.5A,通电时间1min,求(1)导体受到的安培力多大?(2)通过导体电荷量多少?...” 主要考查您对

电流

电功

电功率

路端电压

磁场对通电导线的作用:安培力、左手定则

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电流:



电功:

1、定义:所谓电流做功,实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功,简称电功。
2、公式: W=Ult
3、单位:焦(J),;千瓦时,
4、物理意义:电流所做的功,即电场力推动自由电荷定向移动 所做的功。
5、适用条件: 任何电路
6、能量转化情况:消耗多少电能就有多少电能转化为其他形式的能量。

电功率:

1、定义:单位时间内电流做的功叫电功率
2、公式:P=W/t=UI,这是计算电功率普遍适用的公式,只适用于纯电阻电路。
3、单位:瓦(W),
4、物理意义:电流做功的快慢
5、适用条件:任何电路
6、能量转化情况:单位时间内消耗电能的多少



电动机的三个功率及关系:



用电器额定功率和实际功率:

(1)用电器正常工作时所加的电压叫做额定电压,在额定电压下消耗的功率是额定功率,即。当用电器两端电压达到额定电压时,电流达到额定电流,电功率也达到额定功率,对于纯电阻用电器,
(2)实际功率是指用电器在实际电压下消耗的功率,即不一定等于。若,则,用电器可能被烧坏;若,则。实际功率不能长时间超过额定功率。


路端电压:

1、定义:电源两端的电压,电路开路时路端电压与电源电动势相等,闭合回路中路端电压与内电压之和等于电源点电动势。
2、总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律
①当R增大时,I变小,又据U=E-Ir知,U变大;当R增大到∞时,I=0,U=E(断路)。
②当R减小时,I变大,又据U=E-Ir知,U变小;当R减小到零时,I=Er ,U=0(短路)。
3、路端电压随电流变化关系图像
U=E-Ir,上式的函数图像是一条向下倾斜的直线,纵坐标轴上的截距等于电动势的大小,横坐标轴上的截距等于短路电流I,图线的斜率值等于电源内阻的大小。


安培力与洛伦兹力:




通电导线在安培力作用下运动方向的判定方法:

要判定通电导线在安培力作用下的运动,首先必须清楚导线所在位置磁场的分布情况,然后才能结合左手定则准确判定导线的受力情况,进而确定导线的运动方向。常用的方法如下: 1.电流元法
(1)同一磁场中的弯曲导线

把整段弯曲导线分为多段直线电流元,先用左手定则判定每段电流元受力的方向,然后判定整段导线所受合力的方向,从而确定导线的运动方向,如在图中,要判定导线框abcd的受力可将其分为四段来判定,若将导线框换作导线环时,可将其分为多段直线电流元。
(2)不同磁场区域中的直线电流当直导线处于不同的磁场区域中时,可根据导线本身所处的物理情景,将导线适当分段处理,如图甲中,要判定可自由运动的通电直导线AB在蹄形磁铁作用下的运动情况时,以蹄形磁铁的中轴线OO’为界,直导线在OO’两侧所处的磁场截然不同,则可将AB以OO’为分界点分为左右两段来判定。

2.特殊位置法因电流所受安培力的方向是垂直于电流和磁场所决定的平面的,虽然电流与磁场之间夹角不同时电流所受安培力大小不同,但所受安培力的方向是不变的 (要求电流从平行于磁场的位置转过的角度不超过 180)。故可通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置,然后判定其所受安培力的方向,从而确定其运动方向。如在上图甲中,初始位置磁场在平行于电流方向上的分量对电流无作用力,但一旦离开初始位置,此磁场分量就会对电流产生作用力,如上图乙所示。但此分量对电流在转动过程中作用力的方向不方便判定.可将此导线转过90,此时电流方向与该磁场分量方向垂直,用左手定则很容易判定出受力方向,如上图丙所示,
3.等效法
(1)从磁体或电流角度等效
环形电流可以等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流,反过来等效也成立。将环形电流与小磁针相互等效时,它们的位置关系可以认为是小磁针位于环形电流的中心处,N、S极连线与环面垂直,且N、S极与电流方向遵从安培定则。如在图中,两通电圆环同心,所在平面垂直,要判定可自南转动的圆环,I2的运动情况,可将其等效为一小磁针。
(2)从磁感线分布情况的角度等效
根据要判定的电流或磁体所在处的磁感线分布,将其所在处的磁场等效为某一能够在该处产生类似磁场的场源电流或磁体,然后再用电流之间或磁体之间相互作用的规律来判定。如在图中,导线AB所在处的磁感线分布与位于其下方与纸面垂直的通电直导线在该处产生的磁感线类似(注意是类似而不是相同),所以可以将蹄形磁铁等效为一通电直导线进而进行判定。

4.结论法
当两电流之间或两等效电流之间发生相互作用时,可利用电流之间相互作用的规律直接判定,只是同前所述,此法应慎用。
(1)两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流互相吸引,反向电流互相排斥;
(2)两不平行的直线电流互相作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势。
5.转换研究对象法
定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的作用力,从而确定磁体所受的合力及运动方向。如在图中要判定磁铁所受电流的作用力,可以分析磁铁对电流的作用力。


安培力作用下力学问题的解决方法:

由于安培力的方向总是垂直于电流方向与磁场方向决定的平面,即F一定垂直于B和I,但B和I不一定垂直。因此涉及安培力的问题常呈现于三维空间中,要解决这类问题,需从合适的方位将立体图改画为二维平面图,再通过受力分析及运动情况分析,结合平衡条件或牛顿运动定律解题。


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