Question

【題目】音圈電機是一種應用于硬盤、光驅等系統的特殊電動機．如圖是某音圈電機的原理圖，它是一對正對的磁極和一個正方形剛性線圈構成，線圈邊長為L ， 匝數為n ， 磁極正對區域內的磁感應強度方向垂直于線圈平面豎直向下，大小為B ， 區域外的磁場忽略不計．線圈左邊始終在磁場外，右邊始終在磁場內，前后兩邊在磁場內的長度始終相等．某時刻線圈中電流從P流向Q ， 大小為I ．

（1）求此時線圈所受安培力的大小和方向．
（2）若此時線圈水平向右運動的速度大小為v ， 求安培力的功率．

Answer 1

【答案】
（1）

由圖可知，線圈的平面與磁場的方向垂直，由左手定則可得，線圈的里邊與外邊受到的安培力大小相等，方向相反，相互抵消；線圈右邊電流的方向向外，根據左手定則可得，受到的安培力的方向水平向右．由于線圈的平面與磁場的方向垂直，所以線圈所受安培力的大小：F=nBIL．

（2）

線圈在安培力的作用下運動，根據功率的表達式可知：P=Fv=nBILv．

【解析】（1）由圖可知，線圈的平面與磁場的方向垂直，由左手定則可得，線圈的里邊與外邊受到的安培力大小相等，方向相反，相互抵消；線圈右邊電流的方向向外，根據左手定則可得，受到的安培力的方向水平向右．由于線圈的平面與磁場的方向垂直，所以線圈所受安培力的大小：F=nBIL ． （2）線圈在安培力的作用下運動，根據功率的表達式可知：P=Fv=nBILv ．
答：（1）線圈受到的安培力的大小為nIBL 方向：水平向右；（2）安培力的功率為nIBLv ．
【考點精析】掌握安培力是解答本題的根本，需要知道安培力做功與路徑有關，繞閉合回路一周，安培力做的功可以為正，可以為負，也可以為零，而不像重力和電場力那樣做功總為零．