Question

【题目】音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机．如图是某音圈电机的原理图，它是一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L ， 匝数为n ， 磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B ， 区域外的磁场忽略不计．线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等．某时刻线圈中电流从P流向Q ， 大小为I ．

（1）求此时线圈所受安培力的大小和方向．
（2）若此时线圈水平向右运动的速度大小为v ， 求安培力的功率．

Answer 1

【答案】
（1）

由图可知，线圈的平面与磁场的方向垂直，由左手定则可得，线圈的里边与外边受到的安培力大小相等，方向相反，相互抵消；线圈右边电流的方向向外，根据左手定则可得，受到的安培力的方向水平向右．由于线圈的平面与磁场的方向垂直，所以线圈所受安培力的大小：F=nBIL．

（2）

线圈在安培力的作用下运动，根据功率的表达式可知：P=Fv=nBILv．

【解析】（1）由图可知，线圈的平面与磁场的方向垂直，由左手定则可得，线圈的里边与外边受到的安培力大小相等，方向相反，相互抵消；线圈右边电流的方向向外，根据左手定则可得，受到的安培力的方向水平向右．由于线圈的平面与磁场的方向垂直，所以线圈所受安培力的大小：F=nBIL ． （2）线圈在安培力的作用下运动，根据功率的表达式可知：P=Fv=nBILv ．
答：（1）线圈受到的安培力的大小为nIBL 方向：水平向右；（2）安培力的功率为nIBLv ．
【考点精析】掌握安培力是解答本题的根本，需要知道安培力做功与路径有关，绕闭合回路一周，安培力做的功可以为正，可以为负，也可以为零，而不像重力和电场力那样做功总为零．