Question

【題目】如圖甲所示，在水平桌面放著長(zhǎng)方形線圈abcd，已知ab邊長(zhǎng)為，bc邊長(zhǎng)為，線圈總電阻為R，ab邊正好指向正北方。現(xiàn)將線圈以南北連線為軸翻轉(zhuǎn)180°，使ab邊與cd邊互換位置，在翻轉(zhuǎn)的全過程中，測(cè)得通過導(dǎo)線的總電量為。然后維持ad邊（東西方向）不動(dòng)，將該線圈繞ad邊轉(zhuǎn)90°，使之豎直，測(cè)得豎直過程中流過導(dǎo)線的總電量為。試求該處地磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度B。

Answer 1

【答案】

【解析】

由于地磁場(chǎng)存在，無論翻轉(zhuǎn)或豎直，都會(huì)使通過回路的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，引起感應(yīng)電流，導(dǎo)致電量傳輸。值得注意的是，地磁場(chǎng)既有豎直分量，又有南北方向的分量，而且在南半球和北半球又有所不同，題目中未指明是在南半球正是在北半球，所以解題過程中應(yīng)分別討論。

(1)設(shè)在北半球，地磁場(chǎng)B可分解為豎直向下的和沿水平面由南指北的，如圖乙所示，其中B與水平方向夾角為。

當(dāng)線圈翻轉(zhuǎn)180°時(shí)，初末磁通分別為

，。

由，

可知：

時(shí)間通過導(dǎo)體截面電量為

，

所以在這一過程中有

。

豎直時(shí)，、均有影響，即

，，

，

于是解得，

。

。

當(dāng)時(shí)，或時(shí)，取“+”號(hào)。

當(dāng)時(shí)，或時(shí)，取“－”號(hào)。

(2)設(shè)在南半球，B同樣可分解為豎直向上分量和水平面上由南指北分量。如圖丙所示。

同上，。

豎直立起時(shí)，，

則有，，

解得，，

所以B的大小為

，

方向。