EJU 2006 年第 2 回 物理 第 19 题

考点
电流产生的磁场
领域
电磁学
难度
中等
标准答案
④

解析摘要

标准解析

先用右手定则判方向,再列场强相等

先读取距离:P在B右侧 d/2d/2,所以 rB=d/2r_{\mathrm B}=d/2;P到A还要加上两线间距d,得到 rA=3d/2r_{\mathrm A}=3d/2。不能把P到两根导线的距离都当成 d/2d/2。

A电流向上,按右手定则,其在右侧P产生指向纸内的磁场。要使合场为零,B在P处必须产生指向纸外的磁场;P也位于B右侧,所以B电流需要向下,与A反向。

长直导线的场强大小为 H=I/(2πr)H=I/(2\pi r)。令两份大小相等,

I3d/2=IBd/2,\frac{I}{3d/2}=\frac{I_{\mathrm B}}{d/2},

约去公共系数后得到 IB=I/3I_{\mathrm B}=I/3。因此B电流向下,大小为I的三分之一。

B离P较近,同样电流产生的场更强,所以只需较小电流即可与远处A抵消,这个大小关系与结果一致。距离反比为一次方,不能套成点电荷或万有引力的平方反比;那会错误得到I/9。

也可先假设B电流仍为I作对照:因为它离P只有A距离的三分之一,B在P的场会是A的三倍。要使两场大小相等,就须把B电流缩为原来的三分之一,而不是再放大三倍。这种先固定电流、再调整电流的比较,能避免在 IB/rB=I/rAI_{\mathrm B}/r_{\mathrm B}=I/r_{\mathrm A} 中把距离比倒置。方向相反与大小相等是两个独立条件,缺一不可。

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