我們知道,磁感應強度是一種矢量,所以在存在多個磁場的空間區域內,復合磁場的計算需要用到矢量運算的知識。
我們以一道奧賽真題為例來說明矢量運算在磁場中的應用。
例空間某區域內存在兩個勻強磁場,其中一個勻強磁場B1的方向平行紙面向右,磁感應強度B1=1T,長L=1m的直導線通有I=1A的恒定電流,當導線平行于紙面與B1成60度夾角時,其所受到的安培力為0,而將導線垂直于紙面放置時,測得其所受到的安培力大小為2N,求另一勻強磁場B2的磁感應強度大小。
分析:一般情況下,通電導線在磁場中將受到安培力的作用,那什么時候受力為0呢?只有在導線與磁感應強度的方向平行的時候才不受力。所以B1與B2的合磁感應強度B與導線的夾角應該0度或者180度,并且平行于紙面,畫出磁感應強度的矢量圖如下。
而當導線垂直于紙面時顯然導線也垂直于合磁感應強度B,此時導線所受的安培力
F=BIL=2N,解得B=2T
已知B和B1的兩個矢量的大小和方向,運用矢量加減法的規則和余弦定理即可求出B2的大小為
B2=√3T或者√7T,方向如圖中紅線標示。
考察點:
1、安培力方向、磁場方向和電流方向三者之間的關系(左手定則);
2、矢量合成(矢量相加與矢量相減);
3、三角公式余弦定理的運用。
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