矢量运算在磁场中的应用

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描述

  我们知道,磁感应强度是一种矢量,所以在存在多个磁场的空间区域内,复合磁场的计算需要用到矢量运算的知识。

  我们以一道奥赛真题为例来说明矢量运算在磁场中的应用。

  例空间某区域内存在两个匀强磁场,其中一个匀强磁场B1的方向平行纸面向右,磁感应强度B1=1T,长L=1m的直导线通有I=1A的恒定电流,当导线平行于纸面与B1成60度夹角时,其所受到的安培力为0,而将导线垂直于纸面放置时,测得其所受到的安培力大小为2N,求另一匀强磁场B2的磁感应强度大小。

  分析:一般情况下,通电导线在磁场中将受到安培力的作用,那什么时候受力为0呢?只有在导线与磁感应强度的方向平行的时候才不受力。所以B1与B2的合磁感应强度B与导线的夹角应该0度或者180度,并且平行于纸面,画出磁感应强度的矢量图如下。

  磁场

  而当导线垂直于纸面时显然导线也垂直于合磁感应强度B,此时导线所受的安培力

  F=BIL=2N,解得B=2T

  已知B和B1的两个矢量的大小和方向,运用矢量加减法的规则和余弦定理即可求出B2的大小为

  B2=√3T或者√7T,方向如图中红线标示。

  考察点:

  1、安培力方向、磁场方向和电流方向三者之间的关系(左手定则);

  

  2、矢量合成(矢量相加与矢量相减);

  3、三角公式余弦定理的运用。

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