因为安培力的方向垂直B与I所决定的平面,这就涉及到三维空间的立体几何问题,物体还有可能受到重力、弹力、摩擦力等其它力作用,对物体进行受力分析时,极不方便,无法清晰准确画出其受力情况,解决此类问题,可将三维立体图转化为二维平面图,通过三视图(主视图,左视图,俯视图)等方法把所有受力画在同一平面上,比较清晰准确画出物体受力分析示意图。应用三视图要选择恰当的角度进行描述。
例题:如图甲所示导体杆ab的质量为m,电阻为R,放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上.导轨间距为d,电阻不计,系统处在竖直向上的匀强磁场中磁感应强度为B.电池内阻不计,问:
(1)若导轨光滑,电源电动势E多大能使导体杆静止在导轨上?
(2)若杆与导轨之间的动摩擦因数为μ,且不通电时导体不能静止在导轨上,要使杆静止在导轨上,电池的电动势应多大?
【解析】
最恰当的描述角度是把眼睛放在b处,转化成为了正视图,导线看到一个圆圈,电流远离而去,画×,磁场B向上,安培力水平向右,支持力垂直斜面向上,重力向下,摩擦力平行斜面,这样,物体的所有力都能画在同一平面上了,如图乙所示.
因为摩擦力可沿斜面向下或者向上,因此电动势是一个取值范围.
例题:如图,
电源电动势为E=3V,内阻不计,导体棒质量m=60g,长L=1m,电阻R=1.5Ω,匀强磁场竖直向上,大小为B=0.4T.当开关S闭合后,棒从用铁杆固定的光滑绝缘环的底端上滑到某一位置静止.(g取10m/s²)
(1)求在此位置上棒对每只环的压力各为多少?
(2)若已知绝缘环半径0.5m,求此静止位置与环底高度差△h为多少?
【解析】
最恰当的角度是左视图
【答案】(1)0.5N (2)0.2m
例题:如图甲所示,
abcd是一竖直的矩形导线框,线框面积为S,放在磁感应强度为B的匀强水平磁场中,ab边在水平面内且与磁场方向成60°角.若导线框中的电流为,则导线框所受的安培力对某竖直的固定轴的力矩等于___.
【解析】把立体图转化为平面俯视图.
【答案】BIS/2
【练习】
如图所示,
质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′,并处于匀强磁场中,当导线中通以沿正方向的电流,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为()
A.z轴正方向,mgtanθ/IL
B.y轴方正向,mg/IL
C.z轴负方向,mgtanθ/IL
D.沿悬线向上,mgsinθ/IL
立体图转化为正视图,侧视图,俯视图.
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