题目
7-8 如图所示,有两根导线沿半径方向接到铁-|||-环的a、b两点,并与很远处的电源相接.求环心O处的-|||-磁感强度.-|||-b-|||-一-|||-A 二 8-|||-O-|||-a

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查磁场的叠加原理、毕奥-萨伐尔定律的应用,以及电路中电流分配的分析能力。
解题核心思路:
- 电流路径分析:铁环的两段圆弧(acb、adb)构成并联电路,电流按路径长度分配。
- 磁场贡献判断:直线电流段对环心的磁场贡献为零(延长线过观察点),仅需考虑圆弧电流的磁场。
- 磁场叠加计算:两段圆弧电流在环心产生的磁场大小相等、方向相反,总磁场为零。
破题关键点:
- 直线电流的磁场特性:若电流元的延长线通过观察点,则其磁场在该点的矢量和为零。
- 并联电路的电流分配:电流与路径长度成反比,即 $I_1 l_1 = I_2 l_2$。
- 圆弧电流的磁场公式:$B = \dfrac{\mu_0 I l}{4\pi r^2}$,其中 $l$ 为圆弧长度。
电流路径与磁场贡献分析
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直线电流段:
- ef段:电源距离环心很远,其磁场对O点的贡献可忽略,故 $B_{ef} = 0$。
- be、√a段:这两段直线电流的延长线通过O点,根据毕奥-萨伐尔定律,每个电流元的磁场在O点的矢量和为零,故 $B_{be} = B_{\sqrt{a}} = 0$。
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圆弧电流段:
- 路径分配:圆弧acb和adb构成并联电路,电流按路径长度分配,满足 $I_1 l_1 = I_2 l_2$。
- 磁场计算:
- 圆弧acb的磁场:$B_1 = \dfrac{\mu_0 I_1 l_1}{4\pi r^2}$(方向向外)。
- 圆弧adb的磁场:$B_2 = \dfrac{\mu_0 I_2 l_2}{4\pi r^2}$(方向向里)。
磁场叠加
将两段圆弧的磁场叠加:
$B = B_1 - B_2 = \dfrac{\mu_0}{4\pi r^2} (I_1 l_1 - I_2 l_2).$
由电流分配关系 $I_1 l_1 = I_2 l_2$,得 $B = 0$。