题目
9、单选-|||-一根无限长直导线,穿过一个均匀密绕的螺绕环的中心-|||-并与环所在的平面垂直。螺绕环中的电流发生变化时,-|||-=-|||-下述观点正确的是。-|||-(5分)-|||-A 因直导线无限长,直导线中将产生无限-|||-大的感应电动势-|||-B 直导线中感生电动势与螺线环中的电流-|||-变化无关-|||-C 直导线中无感生电动势-|||-D. 直导线中产生有限大小的感生电动势

题目解答
答案

解析
本题考查电磁感应相关知识,关键在于分析螺绕环电流变化时产生的磁场与直导线的关系。
步骤1:螺绕环的磁场分布
螺绕环(环形螺线管)内部的磁场是沿环的中心轴线(圆周切线方向)的同心圆,外部磁场近似为零(理想密绕时外部磁场可忽略)。当环中电流变化时,内部磁场变化,但磁场方向是圆周切线方向,而非竖直或与直导线平行。
步骤2:直导线中的感应电动势条件
感应电动势的产生源于“磁通量变化”或“感生电场对电荷的作用”。对于直导线,若要产生感应电动势,需满足:
- 导线所在处存在变化的磁场,且磁场方向与导线不平行(或导线切割磁感线);
- 导线回路中磁通量发生变化。
步骤3:螺绕环磁场与直导线的关系
螺绕环的磁场方向是圆周切线方向,与直导线(垂直环平面)的方向垂直吗?不——直导线沿环的中心轴线(垂直环平面),而环内磁场是切线方向(环绕轴线)。此时:
- 直导线所在位置(轴线)的磁场为零(螺绕环内部磁场沿切线,轴线处磁场强度为零,理想密绕时);
- 即使考虑非轴线处,变化的磁场产生的感生电场方向是同心圆(由法拉第电磁感应定律,$\nabla \times \vec{E} = -\frac{\partial \vec{B}}{\partial t}$),感生电场方向与直导线(轴向)垂直,无法推动电荷沿导线移动形成电动势。
结论
直导线中无感生电动势,选项C正确。