题目
通电直导线在其延长线上任一点产生的磁感应强度恒为零。A. 对B. 错
通电直导线在其延长线上任一点产生的磁感应强度恒为零。
A. 对
B. 错
题目解答
答案
A. 对
解析
本题考查通电直导线周围磁场的分布规律。解题思路是依据毕奥 - 萨伐尔定律来分析通电直导线在其延长线上任一点产生的磁感应强度情况。
毕奥 - 萨伐尔定律的表达式为$dB=\frac{\mu_0}{4\pi}\frac{Idl\times\hat{r}}{r^2}$,其中$dB$是电流元$Idl$在空间某点产生的磁感应强度,$\mu_0$是真空磁导率,$\hat{r}$是从电流元指向该点的单位矢量,$r$是电流元到该点的距离。
对于通电直导线,我们可以将其分割成无数个电流元$Idl$。在直导线的延长线上任取一点$P$,对于直导线上的任意一个电流元$Idl$,其方向与从该电流元指向$P$点的单位矢量$\hat{r}$方向是平行或者反平行的。
根据矢量叉乘的性质,若两个矢量$\vec{a}$和$\vec{b}$平行或反平行,即$\vec{a}\parallel\vec{b}$,那么它们的叉乘$\vec{a}\times\vec{b} = 0$。
在毕奥 - 萨伐尔定律中,$Idl$和$\hat{r}$平行或反平行,所以$Idl\times\hat{r}=0$,进而可得$dB = 0$。
由于直导线可以看作是由无数个这样的电流元组成,每个电流元在$P$点产生的磁感应强度都为$0$,那么整个通电直导线在$P$点产生的磁感应强度$B=\int dB = 0$。
因为$P$点是直导线延长线上的任一点,所以通电直导线在其延长线上任一点产生的磁感应强度恒为零。