8稳恒磁场与电磁感应综合练习
更新时间:2023-08-24 03:29:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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稳恒磁场与电磁感应(综合练习)
一. 1.BCD 2.D 3.B 4.A 5.CF
解 1. 无旋场在任一个闭合回路上的积分为0,我们学过的场中只有静电场;其他三种场都是涡旋场(有旋场) bc
3. 由于金属框的磁通量 m始终为0,旋转时未变, BvB
所以 i 0. 而组成金属框的三段线中,ab上的 感应电动势为0,因此bc和ac上的感应电动势 大小相等,相互抵消。
我们先计算bc上的感应电动势 bc,在距b端
为任意l处取dl如图,dl上的感应电动势
l1 2
d lBdl B l bc上 ,向右,如图 d i (v B) dl lBdlbci 0
2
ac上的感应电动势要和bc抵消,则大小相同,方向如图。因此c点电势比a点
1
高,Ua Uc B l2
2
4. 由安培环路定理 B dl 0I内,可得内部r R处磁场有
L
0Ir r2
B B 2 r 0I, 即。
2 R2 R2
如图,单位长度取r r dr,磁能
1
0I2r2 0I2r3B2
dW dV 24 2 rdr 1 dr
2 08 R4 R4
则单位长度磁能W dW
R
0I2r3 0I2
dr 4 R416
5. 螺线管电流随时间均匀变化,因此螺线管内有均匀变化的磁场,该磁场在螺....线管内外均产生涡旋电场,而且电场不随时间变化(见笔记例题),因此A错误;
螺线管内磁场变化,因此B错误; 由于磁场和涡旋电场场线闭合,因此通过任一闭合曲面的通量都为0,C正确 ;螺线管无磁场,但有磁场激发产生的涡旋电场(见笔记例题),因此电子受力运动,D错误; 由于
d mE dl i dtL
dBdI
S 0S, (或由楞次定律)可得Ei与磁场成右手0dtdt
关系,因此Ei方向为顺时针,电子带负电,因此受力为逆时针方向,作逆时针运动,因此F正确,E错误。
二、填空题
mII1d+
l
1.pR2c 2.BwR2;>;不变 3.012ln
2pd方向如图(填3)。 4.
0 r12d
2
dt
1
5.swrdr; r3Bdr; BR4
4
解:1. 通过半球壳面的通量等于通过开口的通量,穿过磁感应线的条数一样多,因此只用计算开口圆平面的通量,该平面的方向为法向即z轴方向,磁场是匀强
2
磁场,因此磁通量 m B S (ai bj ck) ( Rk) R2c
2. 一个导体杆旋转产生的感应电动势,课堂例题计算过,
1
为 i B L2(这个要记住),旋转杆相当于电源。
2
如果是辐条式的盘子,如图,在磁场中旋转,相当于把一些 长为R的导体杆旋转产生的电动势并联,电源并联,电动势仍为 i
1
B L2. 21
i B L2. 如果是整个的导体盘旋转,相当与非常紧密的一些导体杆电源并联,
2
如右图,动生电动势计算导体杆电动势,d i (v B) dl
i的方向为v B,由中心指向盘边,考虑电源的性质,则
U边 U心。
3. (1)ab:如右图,ab段任取I2dl,对应于x轴上的x x dx,
其受力dF I2dl B1,方向如图,大小
I 0I1 0I1I2
dx 2 x x
由于每段电流源受力方向相同,因此,ab受力
d l II IId l012
F dF dx 012ln
d x d
(2)ac:右图,取I2dl,受力dF I2dl B1,方向向右,
dF I2dlB1 I2 2dx
I1
0I1I2
dl 大小dF I2dlB1 I2 dl
2 (d l)2 (d l)
由于每段电流源受力方向相同,因此,ac)受力
0I1
I2dl
F
F dF 0
0I1I2 0I1I2dl dl ,方向向右 02 (d l)2 (d l)(注意该题中积分式中dl为ac上一段,与bc的边长l无关)
q 2 r2
r2,4. 外环旋转为一个环形电流I 它在中心产生的磁感应强度
T2 / B
0I
2r2
0
2
,在内环(半径很小)中的磁通量: m B r 2
1
0 r12
2
,
d m 0 r12d 0 r12d
内环中的感应电动势 i ,大小 dt2dt2dt
5. 细圆环内的等效电流dI
dq 2 rdr
rdr; T2 /
该圆环受磁力矩M Pm B, 大小
223dM PBsin90 dI r B rdr r B rBdr; mR1
圆盘受磁力矩 M dM r3Bdr BR4
04
三、计算题
1.解:高为dh的圆环上 dq=s?2pRdh单位长度总电流:nI=
dI
=swR dh
dI
dqw=dq=swRdh T2p
∴ B=m0nI=m0swR。 (相当于螺线管) 2.解:BO=Bb+Ba+2Bb-a
qb=lpb同理 Ba=
Bb=
m0lw
4
m0Ib
=2b
m0
wqb
0w=ml
2b4
直线部分: 任取r r dr,dq dr,即环形电流dI 产生磁场dBb a
Bb a
ba
dq
dr T2
0dI
2r
0
dr,一段直线产生磁场 4 r
0 b
dr 0ln (两段相同) 4 r4 a
m0lwm0lwb
+ln 22pa
3.解:薄半圆筒可视为由许多平行轴线的长直载流导线组成。
∴ BO=Bb+Ba+2Bb-a=
取宽度为dl=Rdq的直线电流(q为圆心角),其大小 dI=其在圆心处(轴线上)产生的磁场
I
?RdqpRIdq p
m0dImI
=02dq
2pR2pR
dBx=dBcosqdBy=dBsinq
dB= ∴ By= Bx=
dBy=蝌
m0I
2p2R
p0
sinqdq=
m0I
p2R
计3
òdB
x
=0 (或由对称性分析得到)
vvm0Iv
j。 ∴ B=Byj=2
pR
4. AB上任取r r dr,dr方向取B到A
mImIvvvvB=0dei=(v醋B)dr=vBdr=0dr
2pr2pr
d+amIvdrmIvd+a0
ei=蝌dei==0ln
d2pr2pd
i 0说明 i方向为积分方向即B到A.
5. 在框中距长直导线任取r r dr,磁通量
mImIldr
dF=BdS=Bldr=0ldr=00coswt
2pr2pra+bdrm0I0lmIla+b
F=蝌dF=coswt=00lncoswt
a2pr2pa
m0I0l轾a+bddFda+b犏ei=-=-ln(coswt)+coswt(ln)
dt2p犏adtdta臌m0I0l轾a+bbv犏ei=wlnsinwt+coswt 犏2p犏aa(a+b)臌da
=v dt
6.(1)B=均匀磁场时
1
F=BS=Bxyx
2
其中
vty=xtgq
骣12÷2
∴ei=-dF=-dçBxtgq÷=-Btgq vt ç÷ç
dt
dt桫2
vvv(或ei=(v醋B)dl=Blv=Bv?xtgq
Btgq v2t)
dF
>0时,顺时针方向。 dt
(2)B=kxcoswt=B(x,t) 非匀强磁场
任取x x dx面积如图,其磁通量
dF=Bds=ktgqcoswtx2dxF=
dF=蝌
x0
13
ktgqcoswtxdx=ktgqcoswt x
3
2
∴ ei=- ei=
dF1
=-ktgq鬃coswtx3) (dt3
1
ktgqx3wsinwt-ktgqx2 vcoswt 3
m0N1Ia
,半径为b的线圈截L
7.设半径为a的线圈中电流为Ia,Ba=m0naIa=面上的磁通量为
mNI
Fb=BaSb=01apb2
L
m0N1N2pb2
∴ M=
L
Yb=N2Fb=MIa
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