Question

三個閉合矩形線框Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處在同一豎直平面內(nèi)，在線框的正上方有一條固定的長直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通有自左向右的恒定電流，如圖所示，若三個閉合線框分別做如下運動：Ⅰ沿垂直長直導(dǎo)線向下運動，Ⅱ沿平行長直導(dǎo)線方向平動，Ⅲ繞其豎直中心軸OO′轉(zhuǎn)動.

 (1)在這三個線框運動的過程中，哪些線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生?方向如何?

 (2)線框Ⅲ轉(zhuǎn)到圖示位置的瞬間，是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生?

Answer 1

(1) Ⅰ有，順時針方向；Ⅱ無，Ⅲ有

(2)  無

解析:

(1)長直導(dǎo)線通有自左向右的恒定電流時，導(dǎo)線周圍空間磁場的強弱分布不變，但離導(dǎo)線越遠，磁場越弱，磁感線越稀；離導(dǎo)線距離相同的地方，磁場強弱相同.

線框Ⅰ沿垂直于導(dǎo)線方向向下運動，穿過它的磁通量減小，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向也應(yīng)垂直紙面向里，再由右手螺旋定則可判斷感應(yīng)電流為順時針方向；線框Ⅱ沿平行導(dǎo)線方向運動，與直導(dǎo)線距離不變，穿過線框Ⅱ的磁通量不變，因此線框Ⅱ中無感應(yīng)電流產(chǎn)生；線框Ⅲ繞OO′軸轉(zhuǎn)動過程中，穿過它的磁通量不斷變化，在轉(zhuǎn)動過程中線框Ⅲ中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，其方向是周期性改變的.

(2)線框Ⅲ轉(zhuǎn)到圖示位置的瞬間，線框中無感應(yīng)電流，由于長直導(dǎo)線下方的磁場方向與紙面垂直，在該位置線框Ⅲ的兩豎直邊運動方向與磁場方向平行，不切割磁感線，所以無感應(yīng)電流；從磁通量變化的角度考慮，圖示位置是線框Ⅲ中磁通量從增加到最大之后開始減小的轉(zhuǎn)折點，此位置感應(yīng)電流的方向要發(fā)生變化，故此時其大小必為0.