第7章作业解答(2).ppt

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1、物理学物理学（上册）（上册）P291P291习题习题7-97-9P291P291习题习题7-107-10P291P291习题习题7-117-11P292P292习题习题7 715157-9 7-9 已知地球北极地磁场磁感强度已知地球北极地磁场磁感强度的大小为的大小为如图所示，如设此地磁场是由地球赤道上一圆电流所激发，此电流如图所示，如设此地磁场是由地球赤道上一圆电流所激发，此电流的多大？流向如何？的多大？流向如何？解：解：设赤道的电流为设赤道的电流为I，则由中册，则由中册P132P132例例2 2知，知，圆电流在其轴线上北极点圆电流在其轴线上北极点N处的磁感强度处的磁感强度的大小的大小B为：为

2、：所以，赤道上的等效圆电流所以，赤道上的等效圆电流 I 为：为：（A）由于在地球内部，地磁场由南极指向北极，根据右手螺旋法由于在地球内部，地磁场由南极指向北极，根据右手螺旋法则可判断出赤道圆电流的方向由西向东，即与地球自转方向一致。则可判断出赤道圆电流的方向由西向东，即与地球自转方向一致。7-10 7-10 如图所示，有两根导线沿半径方向接到铁环有如图所示，有两根导线沿半径方向接到铁环有a、b 两两点，并与很远处的电源相接；求环心点，并与很远处的电源相接；求环心O 的磁感强度。的磁感强度。解：解：如右图，设如右图，设，则则l1的电阻的电阻R1为：为：l2的电阻的电阻R2为：为：由于由于l1两端

3、的电势差与两端的电势差与l2两端的两端的电势差相同，有：电势差相同，有：即：即：直线直线 fa 段和段和 be 段，由于其延长线通过段，由于其延长线通过O 点，所以这两段电点，所以这两段电流在流在O 点产生的磁感强度都为零；点产生的磁感强度都为零；由于直线由于直线fe 段离段离O 点较远，可以看作为无限远，所以直线点较远，可以看作为无限远，所以直线fe 段段电流在电流在O 点产生的磁感强度也为零；点产生的磁感强度也为零；段在段在O 处产生处产生方向：垂直纸面向里；方向：垂直纸面向里；方向：垂直纸面向外；方向：垂直纸面向外；圆弧圆弧的磁感强度的大小为：的磁感强度的大小为：圆弧圆弧段在段在O 处产

4、生处产生的磁感强度的大小为：的磁感强度的大小为：所以，圆心所以，圆心O 处的磁感强度为：处的磁感强度为：7-11 7-11 如图所示，几种载流导线在平面内分布，电流如图所示，几种载流导线在平面内分布，电流均为均为I,I,它们在点它们在点O O的磁感强度各为多少？的磁感强度各为多少？OIIR(a)解：解：长直导线在长直导线在O点产生的磁感强度为零。点产生的磁感强度为零。则则(a)RIOI(b)(b)方向：向外。方向：向外。方向：向里。方向：向里。ORII(c)(c)则则方向：向外。方向：向外。方向：向外。方向：向外。7 715 15 如图所示，载流长直导线的电流为如图所示，载流长直导线的电流为I

5、；试求通过矩形面；试求通过矩形面积的磁通量。积的磁通量。解：解：如右图所示，在矩形面积中的如右图所示，在矩形面积中的x处取处取宽度为宽度为dx 的元面积，长直电流的元面积，长直电流I I在此在此元面积上的磁感强度的大小为：元面积上的磁感强度的大小为：方向：垂直纸面向里；方向：垂直纸面向里；则，通过此元面积的磁通量为：则，通过此元面积的磁通量为：矩形平面的总磁通量为：矩形平面的总磁通量为：P294P294习题习题7 72929P292P292习题习题7-177-17P293P293习题习题7 72222717 有一同轴电缆，其尺寸如图所示，两导体中的电流均为有一同轴电缆，其尺寸如图所示，两导体中

6、的电流均为 I,但电流的流向相反，导体的磁性可不考虑。试计算以下各处的磁感但电流的流向相反，导体的磁性可不考虑。试计算以下各处的磁感 强度：（强度：（1）画出画出图线。图线。解：解：由安培环路定理得：由安培环路定理得：取半径为取半径为r的同心园为的同心园为闭合路径，闭合路径，（1）rr分布曲线如图。分布曲线如图。Bro722 已知地面上空某处地磁场的磁感强度已知地面上空某处地磁场的磁感强度，方向，方向向北。若宇宙射线中有一速率向北。若宇宙射线中有一速率的质子，垂直地通过该处。求的质子，垂直地通过该处。求（1）洛伦磁）洛伦磁力的方向；（力的方向；（2）洛伦磁力的大小，并与该）洛伦磁力的大小，并与

7、该质子受到的万有引力相比较。质子受到的万有引力相比较。解：解：（1）由）由可知洛伦磁力可知洛伦磁力的方向为的方向为的方向的方向（2）洛伦磁力的大小为洛伦磁力的大小为在地球表面质子受到的万有引力为在地球表面质子受到的万有引力为因为因为所以质子受到的洛伦磁力远大于万有引力（重力）。所以质子受到的洛伦磁力远大于万有引力（重力）。（如图）。（如图）。7 729 29 如图所示，一根长直导线载有电流如图所示，一根长直导线载有电流I1=30A，矩形回路，矩形回路载有电流载有电流I2=20A；试计算作用在回路上的合力。已知；试计算作用在回路上的合力。已知 d=1.0 cm，b=8.0 cm，l=0.12 m

8、；解：解：矩形上、下两段导线受到的安培力矩形上、下两段导线受到的安培力和和是一对平衡力，合力为零；是一对平衡力，合力为零；矩形左边段导线受到的安培力矩形左边段导线受到的安培力的的的方向为：的方向为：向左（如图）向左（如图）矩形右边段导线受到的安培力矩形右边段导线受到的安培力的的大小大小F4为：为：的方向为：的方向为：向右（如图）向右（如图）大小大小F3为：为：所以，矩形回路受到磁场合力的大小为：所以，矩形回路受到磁场合力的大小为：所以合力的方向为：所以合力的方向为：由于，由于，向左，即矩形回路电流被长直电流吸引。向左，即矩形回路电流被长直电流吸引。1135 一半径为一半径为R的薄圆盘，放在磁感强度为的薄圆盘，放在磁感强度为 的均勻磁场中，的均勻磁场中，的方向与盆面平行。在园盆表面上，电荷面密度为的方向与盆面平行。在园盆表面上，电荷面密度为 。若圆盘。若圆盘以角速度以角速度 绕通过盆心并垂直盘面的轴转动。求证作用在圆盘上绕通过盆心并垂直盘面的轴转动。求证作用在圆盘上磁力矩为磁力矩为OrdrR解：解：如图，在圆盘面上取半径为如图，在圆盘面上取半径为 宽为宽为 的的 rdr细圆环，当圆盘转动时，其等效电流为细圆环，当圆盘转动时，其等效电流为:其磁矩为其磁矩为:作用在圆盘上的磁力矩为作用在圆盘上的磁力矩为: