判断通电导体转动方向的一条捷径

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  【摘 要】根据判断通电导体间的转动方向的常理,我们可以推导得出:相互平衡的两通电导体,电流方向相同时相互吸引,电流方向相反时互相推斥;如果两导体不是相互平行,必将通过转动最小的角度来达到相互平行,且相互吸引。直接运用此推导出的结论判断通电导体的转动方向,省去了运用右手定则和左手定则这两个环节,使程序得以简化,大大加快了判断速度且能够有效地保证正确性。
  【关键词】通电导体;转动方向;捷径
  判断通电导体间的转动方向,需要由右手定则确定某一电流产生的磁场方向,然后由左手定则判定另一电流所受安培力的方向,从而判定导体的转动方向。
  由上面的判定方法,我们可以得到如下的结论:
  相互平衡的两通电导体, 电流方向相同时相互吸引,电流方向相反时互相推斥;如果两导体不是相互平行,必将通过转动最小的角度来达到相互平行,且相互吸引。
  对于通电导体间的相互转动问题,我们可以直接运用上述结论进行分析判断。下面就让我们运用它来解决几个实际问题予以验证。
  例1.如图1所示,原来静止的的圆形线圈通逆时针方向的电流I,在其直径AB上靠近A点处,放置一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线,通图示方向的电流I′,在电流I′的磁场作用下,线圈将:
  A.向左平动
  B.向右平动
  C.静止不动
  D.以直径AB为轴转动
  分析:在线圈上离直线电流I′最近处取一小段导体ab(因为这一小段导体起决定性作用),在这段导体上,电流由a向b,根据我们上面推导出的结论可知,它将转动到跟电流I′同方向,所以由左向右看,线圈将以AB为轴逆时针转动,可见答案D是正确答案。
  例2.如圖2所示,一个可以自由运动的线圈L1,和一个固定线圈L2相互绝缘,垂直放置且圆心重合,当分别通图示方向的电流时,从左向右看,线圈L1将:
  A.静止不动
  B.向纸外平动
  C.顺时针转动
  D.逆时针转动
  分析:同样根据上述结论我们可知,线圈L1有转动到跟线圈L2的电流同方向平行的趋势,所以从左向右看,线圈L1将顺时针转动,直到与线圈L2的电流同向平行,故C为正确答案。
  例3.如图3所示,固定的长直导线内,电流垂直于纸面向里,在其附近有一如图所示的线圈,线圈平面与直导线垂直,当线圈通电时,从左向右看逆时针方向转动,则线圈中的电流方向为abcda还是adcba?
  分析:由上述结论可知,线圈转动后,cd段的电流垂直于纸面向里,跟直导线内的电流同方向,所以,线圈中的电流方向为abcda。
  例4.如图4所示,在固定的通电螺线管正上方有直导线ab,当导线中通由b向a的电流时,从上向下看,导线ab顺时针转动,那么,螺线管中的电流是从哪一端流入的?
  同理我们可以迅速地分析得知,螺线管中的电流是由d端流入的。
  仅以上4例即可看出,当我们直接用前面推导出的结论判断通电导体的转动方向时,省去了运用右手定则和左手定则这两个环节,使程序得以简化,大大加快了判断速度且能够有效地保证正确性。
  由此可见,这种方法不失为判断通电导体转动方向的一条捷径。
  【参考文献】
  [1]张大昌.普通高中课程标准实验教科书物理,人民教育出版社,2010.4
  [2]曲一线.五年高考三年模拟高中物理.教育科学出版社,2015.4
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