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第二節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用力——安培力第二節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用力——安培力1實(shí)驗(yàn)演示:問題一:觀察演示實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),通電導(dǎo)線的受力方向與磁場方向、電流的方向三者不但不在一條直線上,而且不在一個平面內(nèi),怎樣確定它的方向呢?實(shí)驗(yàn)演示:問題一:觀察演示實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),通電導(dǎo)線的受力方向與磁場2一、安培力的方向FIBIFBFBINSF⊥BF⊥I一、安培力的方向FIBIFBFBINSF⊥B3F⊥BF⊥IFBIθ安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的方向關(guān)系:
F垂直于電流與磁場所在的平面.而B與I不一定垂直.F⊥BFBIθ安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的方向關(guān)系:4伸開左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且與手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使四指指向電流的方向,這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。安培力的方向——左手定則伸開左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且與手掌在同一平面內(nèi),讓5左手定則左手定則6BIIBIFIF【例1】畫出圖中第三者的方向。BB(1)(2)(3)(4)(5)注:安培力的方向總與導(dǎo)線垂直,與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直。BIIBIFIF【例1】畫出圖中第三者的方向。BB(1)(27×BFBF分析受到的安培力時,要善于把立體圖,改畫成易于分析受力的平面圖形.aBθbBθba×θθ×BFBF分析受到的安培力時,要善于把立體圖,aBθbBθb8思考與討論:兩平行通電直導(dǎo)線,若通以同向電流,則相互吸引;若通以反向電流,則相互排斥.為什么??F12?F2112思考與討論:兩平行通電直導(dǎo)線,若通以同向電流,則相互吸引;若9兩條導(dǎo)線互相垂直,但相隔一小段距離,其中ab固定,cd可以自由活動,當(dāng)通以如圖所示電流后,cd導(dǎo)線將()A.順時針方向轉(zhuǎn)動,同時靠近abB.逆時針方向轉(zhuǎn)動,同時離開abC.順時針方向轉(zhuǎn)動,同時離開abD.逆時針方向轉(zhuǎn)動,同時靠近ababcdD兩條導(dǎo)線互相垂直,但相隔一小段距離,其中ab固定,cd可以自10如圖所示,向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流,線圈將會()A.縱向收縮,徑向膨脹B.縱向伸長,徑向膨脹C.縱向伸長,徑向收縮D.縱向收縮,徑向收縮縱向A如圖所示,向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流,線圈將會(11把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來,使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸,并使它組成如圖所示的電波,當(dāng)開關(guān)接通后,將看到的現(xiàn)象是()A.彈簧向上收縮B.彈簧被拉長C.彈簧上下振動D.彈簧仍靜止不動SC把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來,使它的下端剛好跟杯里的水12如圖所示,通電直導(dǎo)線A與賀形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放置在同一水平面上,通有如圖所示的電流時,通電直導(dǎo)線受到水平向
的安培力作用.當(dāng)A、B中電流大小保持不變,但同時改變方向時,通電直導(dǎo)線A所受的安培力方向水平向
.AIBI右右如圖所示,通電直導(dǎo)線A與賀形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放置在同一水平面131.當(dāng)電流與磁場方向垂直時:二、安培力的大?、贐為勻強(qiáng)磁場①B⊥I條件:F=0FIBI2.當(dāng)電流與磁場方向平行時:BF=BIL1.當(dāng)電流與磁場方向垂直時:二、安培力的大小②B為勻強(qiáng)磁場①14B1B23.當(dāng)電流與磁場方向夾θ角時:F=ILBsinθ(B為勻強(qiáng)磁場)(θ為磁場和導(dǎo)線夾角)B1B23.當(dāng)電流與磁場方向夾θ角時:F=ILBsinθ15BFB⊥B∥IBFB⊥B∥I16BacbI如圖所示,直角三角形abc組成的導(dǎo)線框內(nèi)通有電流I=1A,并處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場B=2T中,AC=40cm,,求三角形框架各邊所受的安培力。BacbI如圖所示,直角三角形abc組成的導(dǎo)線框內(nèi)通有17導(dǎo)線abc為垂直折線,其中電流為I,ab=bc=L,導(dǎo)線拓在的平面與勻強(qiáng)磁場垂直,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求導(dǎo)線abc所受安培力的大小和方向.abc導(dǎo)線abc為垂直折線,其中電流為I,ab=bc=L,導(dǎo)線拓在18【例3】如圖所示,兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m,與水平面夾角為450,金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg,處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中,電源電動勢為6V,內(nèi)阻為1Ω,為使MN處于靜止?fàn)顟B(tài),則電阻R應(yīng)為多少?(其他電阻不計(jì))【答案】R=0.2Ω【例3】如圖所示,兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m,與水平面夾角為19如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上,垂直紙面水平放置一根長為L、質(zhì)量為m的通電直導(dǎo)線,電流方向垂直紙面向里,欲使導(dǎo)線靜止在斜面上,外加磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向可以是()A.B=mgsinθ/IL,方向垂直斜面向下B.B=mgtan/IL,方向豎直向下C.B=mg/IL,方向水平向左D.B=mgcosθ/IL,方向水平向左θIBC如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上,垂直紙面水平放置一根長為L20安培力F垂直于B和I所決定的平面用左手定則判定。B為勻強(qiáng)磁場.方向:大?。盒〗Y(jié):F=BIL
B垂直導(dǎo)線方向F=0B平行導(dǎo)線方向F=BILsinθ
B和I成一夾角θ安培力F垂直于B和I所決定的平面B為勻強(qiáng)磁場.方向:大?。盒?1水平放置的兩個平行金屬軌道相距0.2m上面有一質(zhì)量為0.04kg的均勻金屬棒ab,電源電動勢為6V,內(nèi)阻為0.5Ω,滑動變阻器調(diào)到2.5Ω時,要在金屬棒所在位置施加一個垂直與ab的勻強(qiáng)磁場,才能使金屬棒ab對軌道的壓力恰好為零,求勻強(qiáng)磁場的大小和方向.
ab若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不變,方向順時針轉(zhuǎn)37°,此時ab仍然靜止,則軌道對ab的支持力和摩擦力為多大?水平放置的兩個平行金屬軌道相距0.2m上面有一質(zhì)量為0.0422如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中,有兩根相同的彈簧,下面掛一條長為0.5m,質(zhì)量為0.1kg的金屬棒MN,此時彈簧伸長10cm,欲使彈簧不伸長則棒上應(yīng)通過的電流的大小和方向如何?MNIB2A,方向從M到N如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中,有兩根相同的彈簧,232、如圖所示,條形磁鐵放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根直導(dǎo)線MN,導(dǎo)線與磁場垂直,給導(dǎo)線通以由N向M的電流,則()A.磁鐵對桌面壓力減小,不受桌面的摩擦力作用B.磁鐵對桌面的壓力減小,受桌面的摩擦力作用C.磁鐵對桌面的壓力增大,受桌面的摩擦力作用D.磁鐵對桌面的壓力增大,不受桌面摩擦力作用2、如圖所示,條形磁鐵放在水平桌面上,在其正中央的上方固定24NS導(dǎo)線將如何運(yùn)動?NS導(dǎo)線將如何運(yùn)動?25如圖所示,蹄形磁體用懸線懸于O點(diǎn),在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導(dǎo)線,當(dāng)導(dǎo)線中通以由左向右的電流時,蹄形磁鐵的運(yùn)動情況將是()A.靜止不動B.向紙外平動C.N極向紙外,S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動D.N極向紙內(nèi),S極向紙外轉(zhuǎn)動C如圖所示,蹄形磁體用懸線懸于O點(diǎn),在磁鐵的正下方有一水平放置26磁電式電流表1、磁電式電流表的構(gòu)造:刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴(軟鐵制成)、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯(軟鐵制成)。鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動。.磁電式電流表1、磁電式電流表的構(gòu)造:刻度盤、指針、蹄形磁鐵、27[問題]電流表中磁場分布有何特點(diǎn)呢?電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的.所謂均勻輻向分布,就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心,不管線圈處于什么位置,線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度.在以鐵芯為中心的圓圈上,各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是相等的.該磁場并非勻強(qiáng)磁場[問題]該磁場是否勻強(qiáng)磁場?[問題]該磁場的特點(diǎn)?[問題]電流表中磁場分布有何特點(diǎn)呢?在以鐵芯為中心的圓圈上,282、電流表的工作原理1、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的,不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度,它的平面都跟磁感應(yīng)線平行,當(dāng)電流通過線圈時線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力,這兩個力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到,線圈轉(zhuǎn)動使螺旋彈簧被扭動,產(chǎn)生一個阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力矩,其大小隨線圈轉(zhuǎn)動的角度增大而增大,當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動的力矩相平衡時,線圈停止轉(zhuǎn)動。2、電流表的工作原理1、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射292、磁場對電流的作用力與電流成正比,因而線圈中的電流越大,安培力產(chǎn)生的力矩也越大,線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大,因而根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角度的大小,可以知道被測電流的強(qiáng)弱。3、當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時,安培力的方向也隨之改變,指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化,所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向,可以知道被測電流的方向。表盤的刻度均勻,θ∝I2、磁場對電流的作用力與電流成正比,因而線圈中的電流越大,安30【說明】由于磁場對電流的作用力跟電流成正比,因而安培力的力矩也跟電流成正比,而螺旋形彈簧的扭矩與指針轉(zhuǎn)過的角度成正比,所以磁電式電表的表盤刻度是均勻的。【說明】由于磁場對電流的作用力跟電流成正比,因而安培力的力矩31三、磁電式電流表的特點(diǎn)1、表盤的刻度均勻,θ∝I。2、靈敏度高,但過載能力差(繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì)),容易燒壞。3、滿偏電流Ig,內(nèi)阻Rg反映了電流表的最主要特性。三、磁電式電流表的特點(diǎn)1、表盤的刻度均勻,θ∝I。323、在傾角為30o的斜面上,放置兩條寬L=0.5m的光滑平行導(dǎo)軌,將電源、滑動變阻器用導(dǎo)線連接在導(dǎo)軌上,在導(dǎo)軌上橫放一根質(zhì)量為m=0.2kg的金屬棒ab,電源電動勢E=12V,內(nèi)阻r=0.3Ω,磁場方向垂直軌道所在平面,B=0.8T。欲使棒ab在軌道上保持靜止,滑動變阻器的使用電阻R應(yīng)為多大?(g取10m/s2,其它電阻不計(jì))BErRa30°bBGFNF3、在傾角為30o的斜面上,放置兩條寬L=0.5m的光滑平33【例題】如圖所示,兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m,與水平面夾角為450,金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg,處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中,電源電動勢為6V,內(nèi)阻為1Ω,為使MN處于靜止?fàn)顟B(tài),則電阻R應(yīng)為多少?(其他電阻不計(jì))R=0.2Ω【例題】如圖所示,兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m,與水平面夾角為34第二節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用力——安培力第二節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用力——安培力35實(shí)驗(yàn)演示:問題一:觀察演示實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),通電導(dǎo)線的受力方向與磁場方向、電流的方向三者不但不在一條直線上,而且不在一個平面內(nèi),怎樣確定它的方向呢?實(shí)驗(yàn)演示:問題一:觀察演示實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),通電導(dǎo)線的受力方向與磁場36一、安培力的方向FIBIFBFBINSF⊥BF⊥I一、安培力的方向FIBIFBFBINSF⊥B37F⊥BF⊥IFBIθ安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的方向關(guān)系:
F垂直于電流與磁場所在的平面.而B與I不一定垂直.F⊥BFBIθ安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的方向關(guān)系:38伸開左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且與手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使四指指向電流的方向,這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。安培力的方向——左手定則伸開左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且與手掌在同一平面內(nèi),讓39左手定則左手定則40BIIBIFIF【例1】畫出圖中第三者的方向。BB(1)(2)(3)(4)(5)注:安培力的方向總與導(dǎo)線垂直,與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直。BIIBIFIF【例1】畫出圖中第三者的方向。BB(1)(241×BFBF分析受到的安培力時,要善于把立體圖,改畫成易于分析受力的平面圖形.aBθbBθba×θθ×BFBF分析受到的安培力時,要善于把立體圖,aBθbBθb42思考與討論:兩平行通電直導(dǎo)線,若通以同向電流,則相互吸引;若通以反向電流,則相互排斥.為什么??F12?F2112思考與討論:兩平行通電直導(dǎo)線,若通以同向電流,則相互吸引;若43兩條導(dǎo)線互相垂直,但相隔一小段距離,其中ab固定,cd可以自由活動,當(dāng)通以如圖所示電流后,cd導(dǎo)線將()A.順時針方向轉(zhuǎn)動,同時靠近abB.逆時針方向轉(zhuǎn)動,同時離開abC.順時針方向轉(zhuǎn)動,同時離開abD.逆時針方向轉(zhuǎn)動,同時靠近ababcdD兩條導(dǎo)線互相垂直,但相隔一小段距離,其中ab固定,cd可以自44如圖所示,向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流,線圈將會()A.縱向收縮,徑向膨脹B.縱向伸長,徑向膨脹C.縱向伸長,徑向收縮D.縱向收縮,徑向收縮縱向A如圖所示,向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流,線圈將會(45把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來,使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸,并使它組成如圖所示的電波,當(dāng)開關(guān)接通后,將看到的現(xiàn)象是()A.彈簧向上收縮B.彈簧被拉長C.彈簧上下振動D.彈簧仍靜止不動SC把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來,使它的下端剛好跟杯里的水46如圖所示,通電直導(dǎo)線A與賀形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放置在同一水平面上,通有如圖所示的電流時,通電直導(dǎo)線受到水平向
的安培力作用.當(dāng)A、B中電流大小保持不變,但同時改變方向時,通電直導(dǎo)線A所受的安培力方向水平向
.AIBI右右如圖所示,通電直導(dǎo)線A與賀形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放置在同一水平面471.當(dāng)電流與磁場方向垂直時:二、安培力的大小②B為勻強(qiáng)磁場①B⊥I條件:F=0FIBI2.當(dāng)電流與磁場方向平行時:BF=BIL1.當(dāng)電流與磁場方向垂直時:二、安培力的大?、贐為勻強(qiáng)磁場①48B1B23.當(dāng)電流與磁場方向夾θ角時:F=ILBsinθ(B為勻強(qiáng)磁場)(θ為磁場和導(dǎo)線夾角)B1B23.當(dāng)電流與磁場方向夾θ角時:F=ILBsinθ49BFB⊥B∥IBFB⊥B∥I50BacbI如圖所示,直角三角形abc組成的導(dǎo)線框內(nèi)通有電流I=1A,并處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場B=2T中,AC=40cm,,求三角形框架各邊所受的安培力。BacbI如圖所示,直角三角形abc組成的導(dǎo)線框內(nèi)通有51導(dǎo)線abc為垂直折線,其中電流為I,ab=bc=L,導(dǎo)線拓在的平面與勻強(qiáng)磁場垂直,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求導(dǎo)線abc所受安培力的大小和方向.abc導(dǎo)線abc為垂直折線,其中電流為I,ab=bc=L,導(dǎo)線拓在52【例3】如圖所示,兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m,與水平面夾角為450,金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg,處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中,電源電動勢為6V,內(nèi)阻為1Ω,為使MN處于靜止?fàn)顟B(tài),則電阻R應(yīng)為多少?(其他電阻不計(jì))【答案】R=0.2Ω【例3】如圖所示,兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m,與水平面夾角為53如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上,垂直紙面水平放置一根長為L、質(zhì)量為m的通電直導(dǎo)線,電流方向垂直紙面向里,欲使導(dǎo)線靜止在斜面上,外加磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向可以是()A.B=mgsinθ/IL,方向垂直斜面向下B.B=mgtan/IL,方向豎直向下C.B=mg/IL,方向水平向左D.B=mgcosθ/IL,方向水平向左θIBC如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上,垂直紙面水平放置一根長為L54安培力F垂直于B和I所決定的平面用左手定則判定。B為勻強(qiáng)磁場.方向:大?。盒〗Y(jié):F=BIL
B垂直導(dǎo)線方向F=0B平行導(dǎo)線方向F=BILsinθ
B和I成一夾角θ安培力F垂直于B和I所決定的平面B為勻強(qiáng)磁場.方向:大小:小55水平放置的兩個平行金屬軌道相距0.2m上面有一質(zhì)量為0.04kg的均勻金屬棒ab,電源電動勢為6V,內(nèi)阻為0.5Ω,滑動變阻器調(diào)到2.5Ω時,要在金屬棒所在位置施加一個垂直與ab的勻強(qiáng)磁場,才能使金屬棒ab對軌道的壓力恰好為零,求勻強(qiáng)磁場的大小和方向.
ab若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不變,方向順時針轉(zhuǎn)37°,此時ab仍然靜止,則軌道對ab的支持力和摩擦力為多大?水平放置的兩個平行金屬軌道相距0.2m上面有一質(zhì)量為0.0456如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中,有兩根相同的彈簧,下面掛一條長為0.5m,質(zhì)量為0.1kg的金屬棒MN,此時彈簧伸長10cm,欲使彈簧不伸長則棒上應(yīng)通過的電流的大小和方向如何?MNIB2A,方向從M到N如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中,有兩根相同的彈簧,572、如圖所示,條形磁鐵放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根直導(dǎo)線MN,導(dǎo)線與磁場垂直,給導(dǎo)線通以由N向M的電流,則()A.磁鐵對桌面壓力減小,不受桌面的摩擦力作用B.磁鐵對桌面的壓力減小,受桌面的摩擦力作用C.磁鐵對桌面的壓力增大,受桌面的摩擦力作用D.磁鐵對桌面的壓力增大,不受桌面摩擦力作用2、如圖所示,條形磁鐵放在水平桌面上,在其正中央的上方固定58NS導(dǎo)線將如何運(yùn)動?NS導(dǎo)線將如何運(yùn)動?59如圖所示,蹄形磁體用懸線懸于O點(diǎn),在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導(dǎo)線,當(dāng)導(dǎo)線中通以由左向右的電流時,蹄形磁鐵的運(yùn)動情況將是()A.靜止不動B.向紙外平動C.N極向紙外,S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動D.N極向紙內(nèi),S極向紙外轉(zhuǎn)動C如圖所示,蹄形磁體用懸線懸于O點(diǎn),在磁鐵的正下方有一水平放置60磁電式電流表1、磁電式電流表的構(gòu)造:刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴(軟鐵制成)、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯(軟鐵制成)。鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動。.磁電式電流表1、磁電式電流表的構(gòu)造:刻度盤、指針、蹄形磁鐵、61[問題]電流表中磁場分布有何特點(diǎn)呢?電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的.所謂均勻輻向分布,就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心,不管線圈處于什么位置,線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度.在以鐵芯為中心的圓圈上,各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是相等的.該磁場并非勻強(qiáng)磁場[問題]該磁場是否勻強(qiáng)磁場?[問題]該磁場的特點(diǎn)?[問題]電流表中磁場分布有何特點(diǎn)呢?在以鐵芯為中心的圓圈上,622、電流表的工作原理1、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的,不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度,它的平面都跟磁感應(yīng)線平行,當(dāng)電流通過線圈時線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力,這兩個力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到,線圈轉(zhuǎn)動使螺旋彈簧被扭動,產(chǎn)生一個阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力矩,其大小隨線圈轉(zhuǎn)動的角度增大而增大,當(dāng)
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