我们知道安培力的计算公式是F=BIL,那么其中的长度L必须是有效长度,什么是有效长度呢?这一期我们来看一下。
在利用F=BIL计算安培力时,式中L为导体的有效长度,它的具体含义为磁场中的导体首尾相连的有向线段沿垂直于磁场方向上的投影。以三角形为例来证明一下。

由上图的三角形相似,证明有效长度还是比较容易的。看两道例题,大家体会一下。
例1、如图1所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架,三边的长度分别为3L、4L和5L,电阻丝L的长度的电阻为r,框架与一电动势为E、内阻为r的电源相连,垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场,求框架所受安培力的大小和方向。

解析:安培力就是公式求解最直接。由于电阻丝L长度的电阻为r,所以三边的电阻分别为3r、4r、5r,其中ab部分与bc部分串联,然后与ac并联,所以三角形框架的电阻为R=35/12r,所以电路中的总电流为12E/47r,通过abc和ac中的电流就可以分别求出,由于abc的等效长度为有向线段ac的长度,所以abc所受的安培力就可以轻松得出,方向垂直于ac向上;而ac所受的安培力由公式也可以得出,方向垂直于ac向上,因此线框所受的安培力的大小就是一个合力,方向垂直于ac向上。
例2、半径为R的半圆导体框放在如图2所示的磁场中,电流大小为I,磁感应强度为B,则导体框所受的安培力为多大?

解析:由于线框的首尾相连的有向线段的长度为2R,且有向线段沿垂直于磁场方向上的投影为2Rsinθ,所以线框所受的安培力BI2Rsinθ。
所以安培力中的有效长度并不是首尾连接,而必须是首尾连接在垂直于磁场方向的投影。这一点大家一定要注意。
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