根據圖甲所示,有界勻強磁場可能包含以下幾種情況:
1. 垂直于紙面向里的磁場,即磁場的方向垂直于紙面向里。
2. 垂直于紙面向外的磁場,即磁場的方向垂直于紙面向外。
3. 水平方向的勻強磁場,即磁場的方向與紙面平行。
4. 還有其他方向的勻強磁場,具體取決于圖中的布局和標記。
請注意,這只是一些可能的情況,實際的情況可能會因圖中的具體細節而有所不同。
題目:在圖甲所示的勻強磁場中,有一根長度為L的直導線,其電阻率為ρ,密度為ρ_d,磁感應強度為B。已知導線與磁場垂直,求導線所受的安培力。
解答:
根據安培力公式 F = BIL,其中I是電流強度,L是導線長度,B是磁感應強度,我們可以得到導線所受的安培力:
F = BIL = B (L/ρ_d) (V/T)
其中V是導線內的自由電子所占體積,T是自由電子的平均熱動能。由于導線內的電子是均勻分布的,所以V可以表示為:
V = LS
其中S是導線的橫截面積。由于電子在磁場中做圓周運動,其平均熱動能可以表示為:
T = √(2m_ek_BT_B)
其中m_e是電子質量,k_B是玻爾茲曼常數,T_B是室溫。將以上各式代入安培力公式,可得:
F = BL√(ρ_dk_BT/m_e)
其中T是室溫。
答案:當導線與磁場垂直時,導線所受的安培力為 F = BL√(ρ_dk_BT/m_e)。這個力的大小取決于磁感應強度、導線長度、電阻率、電子質量和室溫等因素。