题目
题10.10图-|||-10.11 如题10.11图所示,两根导线沿半径方-|||-向到向铁环上的A、B两点,并在很远处与电源相连.-|||-已知圆环的粗细均匀,求环中心O的磁感应强度.-|||-I-|||-A-|||-+-|||-B

题目解答
答案

解析
本题主要考察毕奥-萨伐尔定律在环形导线局部电流磁场中的应用,关键在于分析电流在环心处的磁场贡献。
核心分析
题目中两根导线沿半径方向接到铁环的A、B两点,并在远处与电源相连。由于圆环粗细均匀,A、B两点将圆环分成两段弧(优弧和劣弧),电流会沿两段弧流动(而非仅沿直线)。
毕奥-萨伐尔定律的应用
对于圆弧形电流,环心处的磁感应强度公式为:
$B = \frac{\mu_0 I}{4\pi R} \theta$
其中,$\theta$为弧长对应的圆心角(弧度制),$R$为圆环半径,$I$为电流。
- 两段弧的电流方向相反:设两段弧的圆心角分别为$\theta_1$和$\theta_2$($\theta_1 + \theta_2 = 2\pi$),电流分别为$I_1$和$I_2$(总电流$I = I_1 + I_2$)。
- 磁场叠加抵消:两段弧在环心产生的磁感应强度方向相反(因电流方向相反),大小分别为$B_1 = \frac{\mu_0 I_1}{4\pi R} \theta_1$和$B_2 = \frac{\mu_0 I_2}{4\pi R} \theta_2$。
由于圆环电阻与弧长成正比,$I_1 R_1 = I_2 R_2$(电压相同),即$I_1 \theta_1 = I_2 \theta_2$(电阻$R \propto \theta$),故$B_1 = B_2$,总磁场$B = B_1 - B_2 = 0$。
结论
环中心O的磁感应强度为0。