题目
【判断题】真空中一通有直流电流 的正方形线圈中心处的磁场强度方向沿轴线方向,且与电流的环绕方向服从右手螺旋关系
【判断题】真空中一通有直流电流 的正方形线圈中心处的磁场强度方向沿轴线方向,且与电流的环绕方向服从右手螺旋关系
题目解答
答案
正确
解析
本题考查的知识点是毕奥 - 萨伐尔定律以及右手螺旋定则在判断通电线圈中心处磁场强度方向的应用。
解题思路如下:
- 首先明确毕奥 - 萨伐尔定律,它描述了电流元在空间某点产生的磁感应强度 $d\vec{B}$ 的大小和方向。对于一段电流元 $I d\vec{l}$,在空间某点 $P$ 产生的磁感应强度 $d\vec{B}$ 的大小为 $dB=\frac{\mu_0}{4\pi}\frac{I dl\sin\theta}{r^2}$,其中 $\mu_0$ 是真空磁导率,$r$ 是电流元到 $P$ 点的距离,$\theta$ 是电流元 $I d\vec{l}$ 与矢径 $\vec{r}$ 之间的夹角,$d\vec{B}$ 的方向由右手螺旋定则确定,即右手四指从 $I d\vec{l}$ 沿小于 $\pi$ 的角度转向 $\vec{r}$,大拇指所指的方向就是 $d\vec{B}$ 的方向。
- 对于正方形线圈,我们可以将其分割成无数个电流元。由于正方形的对称性,对于每一个电流元在中心处产生的磁场强度,其垂直于轴线方向的分量会相互抵消。
- 而所有电流元在中心处产生的磁场强度沿轴线方向的分量会相互叠加。
- 最后,根据右手螺旋定则,当我们用右手握住线圈,让四指环绕方向与电流方向一致时,大拇指所指的方向就是线圈中心处磁场强度的方向,也就是沿轴线方向,且与电流的环绕方向服从右手螺旋关系。