题目
一长直导线(可视为无限长)载有电流I,在它的旁边有一段直导线AB(AB=L)。长直载流导线与AB共面且相互垂直放置,AB的近端与长直导线相距α。若直导线AB以速度i沿平行于载流导线平移,求(1)空间磁感应强度的分布; (2)AB导线中的感应电动势α的大小.
一长直导线(可视为无限长)载有电流I,在它的旁边有一段直导线AB(AB=L)。长直载流导线与AB共面且相互垂直放置,AB的近端与长直导线相距
。若直导线AB以速度i沿平行于载流导线平移,求
(1)空间磁感应强度的分布;
(2)AB导线中的感应电动势
的大小.
题目解答
答案
要解决一段导线在长直载流导线附近的情况,我们需要用到安培定律和法拉第电磁感应定律。以下是各部分的详细计算。
1. 空间磁感应强度的分布
对于一个无限长、直线载流导线,产生的磁场(磁感应强度
)可以用以下公式表示:

其中:
是真空中的磁导率,
I 是长直导线中的电流。
r 是导线到观测点的距离。
磁感应强度的分布
在本状况下,直导线 AB 距离长直载流导线 r 的距离为
(AB的近端)到
(AB的远端)。因此,磁感应强度
在导线 AB 的任何一点(距离为 d)处可表示为:

其中 d 代表从长直导线到点 AB 上某一点的距离。在这里,近端的距离为
远端距离为
。因此,磁场分布为:
对于

2. 导线中的感应电动势
当导线 AB 沿磁场方向移动时,会在其内部产生感应电动势。根据法拉第电磁感应定律,感应电动势
是由以下公式给出的:

其中
是磁通量。磁通量
是通过导线 AB 的磁感应强度和导线长度 L 的乘积:

在这种情况下,由于导线 AB 的长直导线电流方向不变,移动距离 v 将影响磁通量。
磁场在导线AB 内的变化:
我们需要计算导线 AB 在
之间的磁通
:

随着导线沿着速度 v 前进,磁通量随时间的变化可以写为:

对于导线的速度 v,导线在时间 t 内的移动,这影响了通过导线的状态,因此感应电动势为:

最终我们得到感应电动势的大小:

总结
空间磁感应强度的分布:

AB导线中的感应电动势:
