题目
在一根通有电流I的长直导线旁,与之共面地放着一个长、宽各为a和b的矩形线框,线框的长边与载流长直导线平行,且二者相距为b,如图所示.在此情形中,线框内的磁通量Φ= .b I-|||-b-|||-a
在一根通有电流I的长直导线旁,与之共面地放着一个长、宽各为a和b的矩形线框,线框的长边与载流长直导线平行,且二者相距为b,如图所示.在此情形中,线框内的磁通量Φ= .

题目解答
答案
μ0Ia2πln2
解析
步骤 1:确定磁通量的计算公式
磁通量Φ可以通过积分磁感应强度B与面积S的乘积来计算,即Φ = ∫B·dS。对于长直导线产生的磁场,磁感应强度B与距离r的关系为B = μ0I/(2πr),其中μ0是真空磁导率,I是电流,r是到导线的距离。
步骤 2:计算矩形线框内的磁通量
矩形线框的长边与载流长直导线平行,且二者相距为b。因此,矩形线框内的磁通量可以通过积分磁感应强度B在矩形线框上的投影来计算。由于线框的长边与导线平行,所以磁感应强度B在长边方向上的分量为零,只考虑在宽边方向上的分量。因此,磁通量Φ = ∫B·dS = ∫(μ0I/(2πr))·a·dr,其中r的积分范围是从b到b+a。
步骤 3:计算积分
将磁感应强度B的表达式代入积分公式中,得到Φ = ∫(μ0I/(2πr))·a·dr = (μ0Ia/(2π))·∫(1/r)·dr = (μ0Ia/(2π))·[ln(r)](b到b+a) = (μ0Ia/(2π))·[ln(b+a) - ln(b)] = (μ0Ia/(2π))·ln((b+a)/b)。
磁通量Φ可以通过积分磁感应强度B与面积S的乘积来计算,即Φ = ∫B·dS。对于长直导线产生的磁场,磁感应强度B与距离r的关系为B = μ0I/(2πr),其中μ0是真空磁导率,I是电流,r是到导线的距离。
步骤 2:计算矩形线框内的磁通量
矩形线框的长边与载流长直导线平行,且二者相距为b。因此,矩形线框内的磁通量可以通过积分磁感应强度B在矩形线框上的投影来计算。由于线框的长边与导线平行,所以磁感应强度B在长边方向上的分量为零,只考虑在宽边方向上的分量。因此,磁通量Φ = ∫B·dS = ∫(μ0I/(2πr))·a·dr,其中r的积分范围是从b到b+a。
步骤 3:计算积分
将磁感应强度B的表达式代入积分公式中,得到Φ = ∫(μ0I/(2πr))·a·dr = (μ0Ia/(2π))·∫(1/r)·dr = (μ0Ia/(2π))·[ln(r)](b到b+a) = (μ0Ia/(2π))·[ln(b+a) - ln(b)] = (μ0Ia/(2π))·ln((b+a)/b)。