麦克斯韦电磁理论认为:变化的磁场会在空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,称为感生电场或涡旋电场。如图甲所示,空间存在竖直向上的匀强磁场(范围足够大),磁感应强度大小随时间的变化关系为B=k•t(k>0且为常量)。半径为R的圆形导体环水平放置,处在该匀强磁场中。该变化的磁场会在空间产生圆形的涡旋电场,涡旋电场的电场线与导体环具有相同圆心的同心圆,同一电场线上各点场强大小相同,方向沿切线。导体环中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动,产生感应电流,或者说导体中产生了感应电动势,涡旋电场力充当非静电力,其大小与涡旋电场的场强E'关系满足F=E'q,问:
(1)感应电流的方向?导体环中产生的感应电动势E的大小?
(2)图乙为图甲的俯视图,去掉导体环,在半径为R的圆形弧线上有M、N两点,MN之间所夹的小圆弧恰为整个圆周的16,将一个带电量为+q的带电小球沿着圆弧分别沿顺时针、逆时针从M移动到N,则两种情况下,涡旋电场力分别对该小球所做的功?
(3)对比涡旋电场和静电场,分析涡旋电场中是否存在电势能的概念?请说明理由。

1
6
【答案】(1)感应电流的方向为沿着顺时针方向,导体环中产生的感应电动势大小为kπR2;
(2)则两种情况下,涡旋电场力分别对该小球所做的功为,;
(3)见解析。
(2)则两种情况下,涡旋电场力分别对该小球所做的功为
5
kπ
R
2
q
6
-
kπ
R
2
q
6
(3)见解析。
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:83引用:3难度:0.5
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