题目
√31-|||-x-|||-0在xOy平面内,有两根互相绝缘,分别通有电流sqrt(3)I和I的长直导线。设两根导线互相垂直(如图所示),则在xOy平面内,磁感应强度为零的点的轨迹方程为 ____ 。
 在xOy平面内,有两根互相绝缘,分别通有电流$\sqrt{3}$I和I的长直导线。设两根导线互相垂直(如图所示),则在xOy平面内,磁感应强度为零的点的轨迹方程为 ____ 。
在xOy平面内,有两根互相绝缘,分别通有电流$\sqrt{3}$I和I的长直导线。设两根导线互相垂直(如图所示),则在xOy平面内,磁感应强度为零的点的轨迹方程为 ____ 。题目解答
答案
解:根据安培定则可知,沿x轴方向的通电导线:第一象限磁场方向垂直纸面向外,第二象限磁场方向垂直纸面向外,第三象限磁场方向垂直纸面向里,第四象限磁场方向垂直纸面向里,
同理,沿y轴方向的通电导线:第一象限磁场方向垂直纸面向里,第二象限磁场方向垂直纸面向外,第三象限磁场方向垂直纸面向外,第四象限磁场方向垂直纸面向里,
根据矢量的叠加原理,则第一象限与第三象限磁场可以为零,磁感应强度B与导线中的电流强度I成正比,与距导线的距离r成反比,即;$B=k\frac{I}{r}$。
$k\frac{\sqrt{3}I}{x}=k\frac{I}{y}$,解得,y=$\frac{\sqrt{3}x}{3}$。
故答案为:y=$\frac{\sqrt{3}x}{3}$。
同理,沿y轴方向的通电导线:第一象限磁场方向垂直纸面向里,第二象限磁场方向垂直纸面向外,第三象限磁场方向垂直纸面向外,第四象限磁场方向垂直纸面向里,
根据矢量的叠加原理,则第一象限与第三象限磁场可以为零,磁感应强度B与导线中的电流强度I成正比,与距导线的距离r成反比,即;$B=k\frac{I}{r}$。
$k\frac{\sqrt{3}I}{x}=k\frac{I}{y}$,解得,y=$\frac{\sqrt{3}x}{3}$。
故答案为:y=$\frac{\sqrt{3}x}{3}$。
解析
步骤 1:确定磁场方向
根据安培定则,沿x轴方向的通电导线在第一象限磁场方向垂直纸面向外,第二象限磁场方向垂直纸面向外,第三象限磁场方向垂直纸面向里,第四象限磁场方向垂直纸面向里。同理,沿y轴方向的通电导线在第一象限磁场方向垂直纸面向里,第二象限磁场方向垂直纸面向外,第三象限磁场方向垂直纸面向外,第四象限磁场方向垂直纸面向里。
步骤 2:确定磁感应强度为零的区域
根据矢量的叠加原理,第一象限与第三象限磁场可以为零。因为第一象限中,沿x轴方向的磁场方向垂直纸面向外,沿y轴方向的磁场方向垂直纸面向里,如果这两个磁场大小相等,方向相反,它们的矢量和为零。同理,第三象限中,沿x轴方向的磁场方向垂直纸面向里,沿y轴方向的磁场方向垂直纸面向外,如果这两个磁场大小相等,方向相反,它们的矢量和也为零。
步骤 3:计算磁感应强度为零的点的轨迹方程
磁感应强度B与导线中的电流强度I成正比,与距导线的距离r成反比,即$B=k\frac{I}{r}$。在第一象限中,沿x轴方向的通电导线产生的磁感应强度为$k\frac{\sqrt{3}I}{x}$,沿y轴方向的通电导线产生的磁感应强度为$k\frac{I}{y}$。当这两个磁场大小相等时,磁感应强度为零,即$k\frac{\sqrt{3}I}{x}=k\frac{I}{y}$。解得,$y=\frac{\sqrt{3}x}{3}$。
根据安培定则,沿x轴方向的通电导线在第一象限磁场方向垂直纸面向外,第二象限磁场方向垂直纸面向外,第三象限磁场方向垂直纸面向里,第四象限磁场方向垂直纸面向里。同理,沿y轴方向的通电导线在第一象限磁场方向垂直纸面向里,第二象限磁场方向垂直纸面向外,第三象限磁场方向垂直纸面向外,第四象限磁场方向垂直纸面向里。
步骤 2:确定磁感应强度为零的区域
根据矢量的叠加原理,第一象限与第三象限磁场可以为零。因为第一象限中,沿x轴方向的磁场方向垂直纸面向外,沿y轴方向的磁场方向垂直纸面向里,如果这两个磁场大小相等,方向相反,它们的矢量和为零。同理,第三象限中,沿x轴方向的磁场方向垂直纸面向里,沿y轴方向的磁场方向垂直纸面向外,如果这两个磁场大小相等,方向相反,它们的矢量和也为零。
步骤 3:计算磁感应强度为零的点的轨迹方程
磁感应强度B与导线中的电流强度I成正比,与距导线的距离r成反比,即$B=k\frac{I}{r}$。在第一象限中,沿x轴方向的通电导线产生的磁感应强度为$k\frac{\sqrt{3}I}{x}$,沿y轴方向的通电导线产生的磁感应强度为$k\frac{I}{y}$。当这两个磁场大小相等时,磁感应强度为零,即$k\frac{\sqrt{3}I}{x}=k\frac{I}{y}$。解得,$y=\frac{\sqrt{3}x}{3}$。