题目
.7-11 如图所示,几种载流导线在平面内分布,电流均为I,它们在点O的磁感强度各为-|||-多少?-|||-I R-|||-R-|||-O-|||-I-|||-o-|||-R-|||-O-|||-(a) (b) (c)-|||-羽题 7-11 图

题目解答
答案

解析
本题考查载流导线在空间某点产生的磁感强度的叠加计算,需结合不同几何形状导线的磁场公式。解题核心在于:
- 识别导线结构:判断是直线电流、圆弧电流还是环形电流;
- 应用对应公式:直线电流用$B = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi r}$,圆心角为$\theta$的圆弧电流用$B = \dfrac{\mu_0 I \theta}{4\pi R}$;
- 矢量叠加:根据各部分磁场方向,代数相加或相减。
(a) 图
结构:四分之一圆弧,圆心在$O$,半径$R$。
计算:
圆弧电流在圆心处的磁场公式为:
$B = \dfrac{\mu_0 I \theta}{4\pi R}$
其中$\theta = \dfrac{\pi}{2}$(四分之一圆弧对应的圆心角),代入得:
$B = \dfrac{\mu_0 I \cdot \dfrac{\pi}{2}}{4\pi R} = \dfrac{\mu_0 I}{8R}$
(b) 图
结构:半圆形导线(圆心在$O$)与一条平行直导线(距离$O$为$R$)。
计算:
- 半圆环磁场:
$B_{\text{半圆}} = \dfrac{\mu_0 I}{2R}$ - 直导线磁场:
$B_{\text{直}} = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi R}$ - 方向叠加:半圆环磁场方向垂直向外,直导线磁场方向垂直向内,总磁场为:
$B = \dfrac{\mu_0 I}{2R} - \dfrac{\mu_0 I}{2\pi R}$
(c) 图
结构:四分之一圆弧(圆心在$O$)与一条直导线(距离$O$为$R$)。
计算:
- 四分之一圆弧磁场:
$B_{\text{弧}} = \dfrac{\mu_0 I}{4R}$ - 直导线磁场:
$B_{\text{直}} = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi R}$ - 方向叠加:两者磁场方向相同,总磁场为:
$B = \dfrac{\mu_0 I}{4R} + \dfrac{\mu_0 I}{2\pi R}$