题目
四条皆垂直于纸面的载流细长直导线,每条中的电流皆为I.这四条导线被纸面截得的断面,如图所示,它们组成了边长为2a的正方形的四个角顶,每条导线中的电流流向亦如图所示,则在图中正方形中心点O的磁感强度的大小为( )I I-|||-__-|||-、-|||-2a-|||-、-|||-I IA.B=2μ0πaIB.B=√2μ02πaIC.B=0D.B=μ0πaI
四条皆垂直于纸面的载流细长直导线,每条中的电流皆为I.这四条导线被纸面截得的断面,如图所示,它们组成了边长为2a的正方形的四个角顶,每条导线中的电流流向亦如图所示,则在图中正方形中心点O的磁感强度的大小为( )
- A.B=2μ0πaI
- B.B=√2μ02πaI
- C.B=0
- D.B=μ0πaI
题目解答
答案
D
解析
步骤 1:确定每条导线在中心点O处产生的磁感强度
根据毕奥-萨伐尔定律,每条导线在中心点O处产生的磁感强度大小为B=μ0I2πr,其中r为导线到中心点O的距离。由于正方形的边长为2a,中心点O到每条导线的距离为r=√2a。
步骤 2:计算每条导线在中心点O处产生的磁感强度
将r=√2a代入B=μ0I2πr,得到每条导线在中心点O处产生的磁感强度为B=μ0I2π√2a。
步骤 3:计算四条导线在中心点O处产生的总磁感强度
由于四条导线的电流方向相同,它们在中心点O处产生的磁感强度方向也相同,因此总磁感强度为四条导线产生的磁感强度之和。即B总=4×B=4×μ0I2π√2a=2μ0Iπ√2a。
步骤 4:简化总磁感强度表达式
将2μ0Iπ√2a简化为μ0Iπa,得到中心点O处的总磁感强度为B总=μ0Iπa。
根据毕奥-萨伐尔定律,每条导线在中心点O处产生的磁感强度大小为B=μ0I2πr,其中r为导线到中心点O的距离。由于正方形的边长为2a,中心点O到每条导线的距离为r=√2a。
步骤 2:计算每条导线在中心点O处产生的磁感强度
将r=√2a代入B=μ0I2πr,得到每条导线在中心点O处产生的磁感强度为B=μ0I2π√2a。
步骤 3:计算四条导线在中心点O处产生的总磁感强度
由于四条导线的电流方向相同,它们在中心点O处产生的磁感强度方向也相同,因此总磁感强度为四条导线产生的磁感强度之和。即B总=4×B=4×μ0I2π√2a=2μ0Iπ√2a。
步骤 4:简化总磁感强度表达式
将2μ0Iπ√2a简化为μ0Iπa,得到中心点O处的总磁感强度为B总=μ0Iπa。