题目
对于稳恒电流的磁场,下面说法正确的是A. 磁场是有源场B. 磁场是无源场C. 磁场是保守场D. 磁场是非保守场
对于稳恒电流的磁场,下面说法正确的是
A. 磁场是有源场
B. 磁场是无源场
C. 磁场是保守场
D. 磁场是非保守场
题目解答
答案
BD
B. 磁场是无源场
D. 磁场是非保守场
B. 磁场是无源场
D. 磁场是非保守场
解析
考查要点:本题主要考查对磁场基本性质的理解,特别是磁场的有无源性和是否为保守场的判断。
解题核心思路:
- 磁场的无源性:根据磁高斯定理($\nabla \cdot \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J}$),磁场没有独立的磁荷作为“源”,磁场线是闭合的,因此磁场是无源场。
- 磁场的保守性:磁场的旋度 $\nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J} + \mu_0 \epsilon_0 \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t}$,在稳恒电流条件下 $\frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t} = 0$,此时 $\nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J} \neq 0$,说明磁场不是保守场。
破题关键点:
- 明确磁单极子不存在,磁场线闭合,无源无尾。
- 理解磁场力对电荷不做功,但磁场的旋度不为零时,场非保守。
选项分析
选项B:磁场是无源场
- 磁高斯定理指出,磁场的散度 $\nabla \cdot \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J}$。当无电流($\mathbf{J}=0$)时,$\nabla \cdot \mathbf{B} = 0$,说明磁场无源无尾,磁场线是闭合曲线。
- 无磁单极子的存在,磁场的“源”仅由电流产生,但整体仍为无源场。
选项D:磁场是非保守场
- 保守场的定义是旋度为零($\nabla \times \mathbf{B} = 0$),且场力做功与路径无关。
- 稳恒电流时,$\nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J} \neq 0$,说明磁场旋度不为零,因此是非保守场。
- 磁场力 $\mathbf{F} = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})$ 垂直于速度 $\mathbf{v}$,对电荷不做功,但磁场本身仍需满足非保守性。