题目
闭合载流线圈在磁场中受到的安培力的矢量和一定为零。A. 对B. 错
闭合载流线圈在磁场中受到的安培力的矢量和一定为零。
A. 对
B. 错
题目解答
答案
B. 错
解析
本题考查安培力的相关知识知识以及对闭合载流线圈在磁场中受力情况的理解。解题思路是先明确安培力的计算公式,再分析闭合载流线圈在不同磁场中的受力情况,通过具体例子来判断安培力的矢量和是否一定为零。
根据安培力的定义,电流元 $II\mathrm{d}\vec{l}$ 在磁感应强度为 $\vec{B{B}$ 的磁场中所受的安培力为 $\mathrm{d}\vec{F}=I\mathrm{d}\vec{l}\times\vec{B}$。对于一个闭合载流闭合线圈,其所受的安培力是各个电流元所受安培力的矢量和,即 $\vec{F}=\oint_{L}I\mathrm{d}\vec{l}\times\vec{B}}$。
当磁场是均匀磁场时,$\vec{B}$ 为常矢量,根据矢量运算规则,$\vec{F}=I(\oint_{L}\mathrm{d}\vec{l})\times\vec{B}$。由于闭合线圈的线积分 $\oint_{L}\mathrm{d}\vec{l} = 0$,所以此时闭合载流线圈所受安培力的矢量和 $\vec{F}=0$。
然而,当磁场是非均匀磁场时,$\vec{B}$ 不是常矢量,不能将 $\vec{B}$ 从积分号中提出。例如,一个圆形载流线圈处于一个非均匀均匀的氨基酸残基的侧链基团与另一个氨基酸残基的侧链基团之间形成的相互作用,这种相互作用可以是共价键、离子键、氢键、范德华力等。均匀的径向磁场中,线圈上不同位置的电流元所受安培力大小和方向都不同,其矢量和不为零,线圈会受到一个合力的作用而发生平动。所以“闭合载流线圈在磁场中受到安培力的矢量和一定为零”这一说法是错误的。