电磁场感应和地电位升高对导引线保护的影响
电磁场感应和地电位升高对导引线保护的影响
陈晓东
摘要：阐述了导引线纵联差动保护的工作原理和使用场所，并讨论了电磁感应和地电位升高对它的影响以及相应的安全措施。
关键词：导引线保护；电磁场感应；地电位升高；防护措施
分类号：TM773 文献标识码：A
文章编号：1007-9432(2000)01-0056-04
Effects of Electromagnetic Field Induction and Ground Potential Rise on Pilot Wire Protection System
Chen Xiaodong
(Shanxi Electric Power Exploration & Design Institute) Abstract：This paper introduces the working principle and the using fields of pilot wire protection,and discusses the effects of electromagnetic field induction and ground potential rise on pilot wire protection and the corresponding protective measures.
Key words：pilot wire protection;electromagnetic field induction;ground potential rise;protective measures▲
导引线纵联差动保护(简称导引线保护)直接比较线路两端电流的幅值和相位，以判别区内、外短路。它不受负荷电流、系统振荡的影响，也不反应区外短路，能快速切除全线各种类型短路故障。通常采用综合变流器将三相电流变为单相电气量，用一个执行元件、一对芯线来保护电力线路区内各种短路［1］。导引线保护有环流和均压两种接线方式。环流式导引线保护将线路两端电流互感器按同极性相连，执行元件并联跨接在环流回路。均压式导引线保护按反极性相连，执行元件串联接入在环流回路(如图1所示)。正常运行和区外短路时，环流接线的导引线中有电流环流，执行元件中电流为零，均压接线的导引线中没有电流环流，执行元件中也无电流。区内短路时，两种接线方式中的执行元件均有电流而动作，控制断路器跳闸。因其接线简单，能反应区内各种短路故障，可作为110～220 kV、距离7 km以下的单、双回输电线路的主保护。重要线路或短线路可配置两套导引线保护，实行主保护双重化。导引线电缆若是架空或与动力电缆同沟敷设，则继电保护设备易受大气过电压或感应过电压的侵袭，引起保护误动作，危害设备及人身安全，所以要采取防护措施。
图1 导引线保护原理接线图
1 电磁感应影响及防护措施
1.1 电磁感应影响
电力线对导引线的影响包括电场和磁场两种耦合效应。由电力线的电压产生的电场感应在导引线上的电压(EFIV)，能够使用有金属外皮的导引线电缆，将其外皮接地进行屏蔽。由电力线的电流产生的磁场感应在导引线上的电压(MFIV)是危险电压。当电力线发生故障时，其数值可达十几kV.磁场感应电压可用下列公式计算：
v=jωMi . (1)
式中：v为导引线上感应电压瞬时值；i为电力线不平衡电流瞬时值；M 为电力线与导引线间互感系数；ω为电力线影响电流的角频率。
平行大地的两根平行导线，如图2所示，其单位长度互感系数可用下列公式计算［2］：
ln(c/d)/2π=
M/l=μ
2×10-7ln(c/d) (H/m) . (2)
图2 平行大地的两根平行导线位置图
式中：μ
0为真空中相对导磁率，μ
=4π×10-7H/m .
所以加大导引线与电力线距离可降低M.但M是距离的自然对数函数。距离大，带来工程施工上困难、经济上不合适、维护上麻烦。以下提出其它措施。
1.2 基本的防护措施
1.2.1 导引线的选择
导引线须采用对绞线：导引线保护的继电器工作电压为2.5～ 10.0 V，由于过电压加在隔离变压器副边上的电压差，应保证折合到原边的电压不超过该允许值，否则继电器就会发生误动作。所以须采用两根对绞线作导引线，这样在两根导引线上感应的电压就接近相等，减小了电压差值。
导引线须采用屏蔽线。导引线采用外层以铜(或铝)带(或丝网)金属缠绕的屏蔽线，屏蔽金属两端接地，其工作矢量图如图3所示，若电力线上的电流为I
，它可以是正常运行状态或短路状态时的零序电流，它
在导引线上感应的纵电动势为E
a
，同时在屏蔽体上感应的纵电动势为
E m ，两者都落后于I
90°.在E
m
作用下，屏蔽体中产生电流I
m
，设屏
蔽体两端接地电阻为零，它落后于E
m
一个角度φ=tg-1ωL m/R m(ωL m和R m
分别为屏蔽体的自感抗和电阻)，在导引线上感应出纵电动势E
ma
，它落
后于I
m 90°，将E
a
和E
ma
向量合成得E
ao
，E
ao
就是有了屏蔽后在导引线上
出现的纵感应电动势。所以要使屏蔽效果好，就要增大I
m
值，并使φ角尽可能接近90°.
图3 屏蔽线工作矢量图
为此需要减小屏蔽体阻抗，即减小ωL
m 和R
m
,但ωL
m
/R
m
又要尽量大。
办法是采用以高导磁的合金钢带为铠装的电缆，钢铠装和铜(或铝)屏蔽层的两端都应良好接地，可收到满意效果。钢铠装电缆还起静磁屏蔽作用，因它是强磁材料，外来磁通大部分被限制在电缆的钢外皮上，只有少部分进入被屏蔽的空间，使导线上感应的电动势E
a
减小。
1.2.2 导引线的监控装置
为了避免因导引线发生线间或线对地短路，造成保护误动作，导引
线上须装监控装置，用以监测导引线故障。它是应用电桥平衡原理，当导引线发生故障时，监控继电器动作，对保护进行闭锁。它的工作电源是直流电源。
1.2.3 对绝缘变压器的要求
绝缘变压器的作用是将导引线保护的变流器、继电器等设备与导引线电路进行隔离，其变比可用
1∶4，可以降低导引线上的感应过电压对其原边联接的设备的影响。没有附加安全设备时，要求其耐压为15 kV，有附加安全设备时，其耐压也应为5 kV以上。
1.3 附加的防护措施
可在导引线两端附加一些防护设备，加强安全措施。现推荐一个完整的加在导引线两端的保护原理，如图4所示。图4增加了放电管、泄流电抗器、中和电抗器等部件。
图4 导引线末端为防止过电压的接线图
1.3.1 采用放电管
放电管是根据气体放电原理制成，内部充以氖气，是一种过电压放电元件。当放电管加上电压时，两极间形成不均匀电场，在电场作用下气体开始游离。当外加电压很快增大并达到点火电压值(约为500 V)时，气体由绝缘状态变为导电状态，放电管由辉光放电很快转为弧光放电。当外加电压消失后，气体很快恢复到原来状态。两导引线终端间装上放电管，则感应电压差达到或超过放电管的放电电压值时，放电管就立即放电导通，使导引线上感应的电压差降低到允许值。
1.3.2 采用泄流电抗器
泄流电抗器一般与三极的放电管配合使用，放电管公共电极接远方地，它是用作限制导引线对地的电压值的。两泄流线圈同绕在一个铁芯上，要求两线圈的励磁阻抗不小于10 kΩ，漏抗不大于10 Ω，两线圈要完全对称。泄流线圈作用有二，一是保证在放电管中一个电极对地放电时，使放电管另一个电极的电压增到两倍，从而保证两个电极同时对地放电，满足两根引线对地平衡的要求。二是在两根导引线间形成高阻
抗，使得在放电时，不影响导引线保护的工作。
1.3.3 采用中和电抗器
中和电抗器是在一个磁芯上绕上两个完全对称的线圈，两线圈对地绝缘水平为15 kV，励磁阻抗不小于100 kΩ，漏抗不大于200 Ω.它
是与电容器C
1配合使用(C
1
为1 μF，耐压1 kV以上)。导引线上过电压
经中和电抗器、绝缘变压器副边及C
1
入地，因中和电抗器的励磁电抗很
大，大部分过电压降落在中和电抗器，C
1
上残压较小，绝缘变压器副边电压也就限制在允许范围内。
1.3.4 其他
加电容器C
2
(10μF)作为绝缘变压器两个副边线圈间的交流通路，而且隔离直流，便于监控装置接入。HCB-1为综合变流器和继电器。
2 地电位升高影响及防护措施
2.1 地电位升高影响
当架空电力线路发生故障时，电力线中的电流对导引线产生磁的感应影响(MFIV)，其入地电流总是要通过有关接地电极返回系统，因此在变电站产生地电位升高(GPR)。由于是同一个故障电流影响，所以变电站里导引线对地的电位是MFIV和GPR的矢量和。GPR加大了导引线上的危险电压。
2.2 基本的防护措施
流过变电站的接地电极的故障电流，产生地电位升高，所以降低变电站接地网的接地电阻是降低GPR的基本措施。
2.3 附加的防护措施
图4中的中和电抗器和电容器C
1
能对导引线和变电站地之间的电压差(即包括MFIV加GPR)起分压阻塞作用。为增加对地电位升高的防护能力，可在图4中加装中和变压器。中和变压器的结构如同中和电抗器，只是须多绕上一个初级绕组，该绕组一端接变电站地，另一端必须接到远方地，次级两个绕组分别与中和电抗器两绕组串联。当变电站地电位升高时，初级绕组中有电流流动，起激磁作用，在次级两绕组上产生增强闭塞作用的电势，以抵消地电位升高的影响。
3 典型事故技术分析
现举一个实际例子［3］，如图5所示，它是一个区域电力系统。345/161 kV枢纽变电站A、发电厂B用161 kV架空线给变电站C供电，变电站C 为2100 MVA 161/69 kV，用6条161 kV架空线、16条69 kV架空线和电缆线供电给各个工厂。全部161 kV电力架空线皆用导引线保护作主保护。有一次终端变电站D内发生单相接地短路故障，在AC和BC 161 kV 电力架空线上记录的故障线电流值分别为25 kA(峰值)和12 kA(峰值)。通过计算得AC段电力架空线25 kA峰值电流在其架空导引线电缆上磁的感应电压为(5.16+j13.40)kV(rms)(rms表示有效值)，在其埋地导引线
电缆上磁的感应电压为(1.12+j1.76) kV(rms)，所以AC段导引线总的磁的感应电压为(6.28+j15.16) kV(rms).考虑25 kA峰值的故障电流一半通过变电站A的接地电极返回，且变电站接地电阻为0.5Ω，则变电站A 地电位升高为4.4 kV(rms).另一半故障入地电流经变电站D变压器的接地电极再由架空线另外两根非故障线返回，所以AC段电力架空线对其导引线的磁感应电压为三根导线上的电流共同作用，所以为
0.5×(6.28+j15.16) kV(rms).导引线总的电压为
MFIV+GPR=0.5×(6.28+j15.16)+4.4=10.7∠45° kV(rms).
a—161 kV输电线路；b—埋地导引电缆；c—架空导引电缆；
d—导引线开关箱；e—HCB-1
图5 某区域电力系统161 kV接线图
变电站A和C间的导引线保护因磁感应电压加地电位升高达到10 kV(有效值)以上。造成变电站A导引线上的中和电抗器饱和(其额定电压为4 kV),余下电压太高，使电容器C
(其额定耐压为1 kV)击穿，断路器
1
跳闸。变电站C导引线的接线板的螺钉间产生电弧闪烁，断路器跳闸。变电站C和D间的导引线距离不长且采用埋地电缆，过电压不太大，因属区外故障，没有动作。变电站D靠其过流保护跳闸。继之发电厂B也因超过其静态稳定极限而解列。最后造成全系统停电。
这个经验提醒设计人员，应根据导引线可能出现的最大过电压数值，考虑它的安全措施，要注意防护设备本身的耐压水平。
4 结论
导引线纵联差动保护适用于高、中压短距离电力线路，作全线速动主保护。当电力系统发生故障时，故障电流可来自系统里数个线路，在各自的导引线保护的导引线上产生电磁场感应电压和有接地的变电站产生地电位升高。按原理，属于区外故障导引线保护不应动作，但由于MFIV
和GPR数值之高，可危及设备和人身安全。当设备因耐压不够造成绝缘击穿时，会发展成保护误动作，甚至全系统解列。
防止电的感应电压，采用导引线电缆外壳接地。防止磁的感应电压则可采用加大电力线和导引线的接近距离，限制导引线保护的使用长度，导引线采用绞线且外有金属屏蔽层和有钢铠装的电缆，加装中和电抗器、放电管及泄流电抗器等办法来抑制，并推荐一个综合以上所述防护措施的实用接线方法。防止地电位升高的方法是降低变电站内接地电阻，也可考虑采用中和变压器。
(本文责任编辑：张红霞)■
作者简介：陈晓东，男，1964年6月生，学士，工程师，研究方向：继电保护，太原，030001
作者单位：陈晓东(山西省电力勘测设计院)
参考文献：
［1］东北电业管理局.电力工程电工手册：第三分册［M］.北京：水利电力出版社，1992.276.
［2］(日)荒木庸夫著.电磁干扰和防止措施［M］.宋永林译.北京：计量出版社，1985.57～58.
［3］Yang C F,Hwang J H,Lee T H et al.Effects of magnetic field induction and ground potential rise on pilot wire relay system operations［J］. IEE Proc Transm Distrib,1996,143(3)：290～294.
收稿日期：1999-05-20
(完整版)电磁场与电磁波答案(第四版)谢处方
一章习题解答 1.1 给定三个矢量A 、B 和C 如下： 23x y z =+-A e e e 4y z =-+B e e 52x z =-C e e 求：（1）A a ；（2）-A B ；（3）A B g ； （4）AB θ；（5）A 在B 上的分量；（6）?A C ； （7）()?A B C g 和()?A B C g ；（8）()??A B C 和()??A B C 。 解 （1 ）23A x y z +-= ==-e e e A a e e e A （2）-=A B (23)(4)x y z y z +---+=e e e e e 64x y z +-=e e e （3）=A B g (23)x y z +-e e e (4)y z -+=e e g －11 （4）由 cos AB θ ===A B A B g ，得 1cos AB θ- =(135.5=o （5）A 在B 上的分量 B A =A cos AB θ ==A B B g （6）?=A C 1 235 02x y z -=-e e e 41310x y z ---e e e （7）由于?=B C 04 1502x y z -=-e e e 8520x y z ++e e e ?=A B 123041 x y z -=-e e e 1014x y z ---e e e 所以 ()?=A B C g (23)x y z +-e e e g (8520)42x y z ++=-e e e ()?=A B C g (1014)x y z ---e e e g (52)42x z -=-e e （8）()??=A B C 1014502x y z ---=-e e e 2405x y z -+e e e ()??=A B C 1 238 5 20 x y z -=e e e 554411x y z --e e e
电磁场与电磁波课后习题及答案六章习题解答
第六章 时变电磁场 6.1 有一导体滑片在两根平行的轨道上滑动，整个装置位于正弦时变磁场 5cos mT z e t ω=B 之中，如题6.1图所示。滑片的位置由0.35(1cos )m x t ω=-确定，轨道终端接有电阻0.2R =Ω，试求电流i. 解 穿过导体回路abcda 的磁通为 5cos 0.2(0.7) cos [0.70.35(1cos )]0.35cos (1cos )z z d B ad ab t x t t t t ωωωωωΦ==?=?-=--=+? B S e e 故感应电流为 11 0.35sin (12cos ) 1.75sin (12cos )mA in d i R R dt t t t t R ωωωωωωΦ = =-=-+-+E 6.2 一根半径为a 的长圆柱形介质棒放入均匀磁场0z B =B e 中与z 轴平行。设棒以角 速度ω绕轴作等速旋转，求介质内的极化强度、体积内和表面上单位长度的极化电荷。 解 介质棒内距轴线距离为r 处的感应电场为 00z r r r B φωω=?=?=E v B e e B e 故介质棒内的极化强度为 00000(1)()e r r r r B r B εεεωεεω==-=-P E e e X 极化电荷体密度为 200 00 11()()2()P rP r B r r r r B ρεεωεεω?? =-??=- =--??=--P 极化电荷面密度为 0000()()P r r r a e r a B σεεωεεω==?=-?=-P n B e 则介质体积内和表面上同单位长度的极化电荷分别为 220020012()212()P P PS P Q a a B Q a a B πρπεεωπσπεεω=??=--=??=- 6.3 平行双线传输线与一矩形回路共面，如题6.3图所示。设0.2a m =、0.1m b c d ===、7 1.0cos(210)A i t π=?，求回路中的感应电动势。
专题11 电磁感应(解析版)
专题11 电磁感应 1．（2021届福建省厦门外国语高三质检）2020年爆发了新冠肺炎，该病毒传播能力非常强，因此研究新冠肺炎病毒珠的实验室必须是全程都在高度无接触物理防护性条件下操作。武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型。污水内含有大量正、负离子，从直径为d 的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q 等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场，并测出M 、N 间的电压U ，则下列判断正确的是（ ） A ．正、负离子所受洛伦兹力方向是相同的 B ．容器内液体的流速为U v Bd = C ．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速 D ．污水流量为2Ud Q B π= 【答案】B 【解析】根据左手定则，正、负离子所受洛伦兹力方向相反，故A 错误；容器内离子受力平衡，有U q Bqv d =，化简得U v Bd = ，故B 正确；不带电的液体不受洛伦兹力，所以不会发生偏转，在MN 两点之间不会产生电压，无法由B 选项的分析测流速，故C 错误；污水的流量为2()24U d Ud Q vS Bd B ππ===，故D 错误。故选B 。 2．（2021届福建省厦门外国语高三质检）放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中，通有俯视顺时针方向的电流，其大小按图乙所示的规律变化．螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环（未画出），圆环轴线与螺线管轴线重合．下列说法正确的是（ ）
A ．4T t =时刻，圆环有扩张的趋势 B ．4T t =时刻，圆环有收缩的趋势 C ．4 T t =和34T t =时刻，圆环内的感应电流大小相等 D ．34 T t =时刻，圆环内有俯视逆时针方向的感应电流 【答案】BC 【解析】4 T t = 时刻，螺线管中电流增大，产生的磁场变强，圆环中的磁通量增多，圆环要阻碍磁通量的增多，有收缩的趋势．故选项A 错误，选项B 正确．4 T t =和34T t =时刻，螺线管内电流的变化率相等，所 以圆环内的感应电流大小相等．故C 选项正确．34 T t =时刻，螺线管中俯视顺时针方向的电流减弱，圆环 中的向下磁通量减少，圆环要阻碍磁通量的减少，产生向下的磁通量，所以圆环内有俯视顺时针方向的感应电流，故D 选项错误。 3．（2021届广东省佛山市高三质检）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN 、PQ 互平行，间距为L ，构成U 型平面，该平面水平面成角（0°<θ<90°），磁感应强度为B 的匀强磁场与导轨平面垂直，导轨电阻不计，上端接入阻值为R 的定值电阻。金属棒ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab 棒质量为m ，接入电路的电阻为r 。则金属棒ab 沿导轨下滑过程中（ ） A ．最大加速度为sin g θ
高中物理第二章 电磁感应与电磁场单元测试题及解析
第二章电磁感应与电磁场章末综合检测 (时间：90分钟；满分100分) 一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确) 1．下列过程中一定能产生感应电流的是( ) A．导体和磁场做相对运动 B．导体一部分在磁场中做切割磁感线运动 C．闭合导体静止不动，磁场相对导体运动 D．闭合导体内磁通量发生变化 2．关于磁通量的概念，下列说法中正确的是( ) A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大 B．磁感应强度越大，线圈面积越大，穿过闭合回路的磁通量也越大 C．穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度不一定为零 D．磁通量发生变化时，磁感应强度一定发生变化 3．如图2－3，半径为R的圆形线圈和矩形线圈abcd在同一平面内，且在矩形线圈内有变化的磁场，则( ) 图2－3 A．圆形线圈有感应电流，矩形线圈无感应电流 B．圆形线圈无感应电流，矩形线圈有感应电流 C．圆形线圈和矩形线圈都有感应电流 D．圆形线圈和矩形线圈都无感应电流 4．以下叙述不正确的是( ) A．任何电磁波在真空中的传播速度都等于光速 B．电磁波是横波 C．电磁波可以脱离“波源”而独自存在 D．任何变化的磁场都可以产生电磁波 5．德国《世界报》曾报道过个别西方发达国家正在研制电磁脉冲波武器——电磁炸弹．若一枚原始脉冲波功率10 kW、频率5千兆赫的电磁炸弹在不到100 m的高空爆炸，它将使方圆400 m2～500 m2地面范围内电场达到每米数千伏，使得电网设备、通信设施和计算机中的硬盘与软盘均遭到破坏．电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是( ) A．电磁脉冲引起的电磁感应现象 B．电磁脉冲产生的动能 C．电磁脉冲产生的高温 D．电磁脉冲产生的强光 6．在图2－4中，理想变压器的原副线圈的匝数比为n1∶n2＝2∶1，A、B为完全相同的灯泡，电源电压为U，则B灯两端的电压有( ) 图2－4 A．U/2 B．2U
电磁场与电磁波答案(无填空答案).
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习题9 9-1在磁感应强度B 为0.4T 的均匀磁场中放置一圆形回路，回路平面与B 垂直，回路的面积与时间的关系为：S=5t 2+3(cm 2),求t=2s 时回路中感应电动势的大小？ 解：根据法拉第电磁感应定律得 dt d m Φ- =εdt dS B =Bt 10= V 4108-?=ε 9-2 如题9-2图所示，载有电流I 的长直导线附近，放一导体半圆环MeN 与长直导线共面，且端点MN 的连线与长直导线垂直.半圆环的半径为b ，环心O 与导线相距a .设半圆环以速度v 平行导线平移.求半圆环感应电动势的大小和方向及MN 两端的电压U M －U N . 题9-2 解: 作辅助线MN ，则在MeNM 回路中，沿v 方向运动时0d =m Φ ∴ 0=MeNM ε 即 MN MeN εε= 又∵ ? +-<+-= =b a b a MN b a b a Iv l vB 0ln 2d cos 0πμπε 所以MeN ε沿NeM 方向， 大小为 b a b a Iv -+ln 20πμ M 点电势高于N 点电势，即 b a b a Iv U U N M -+= -ln 20πμ
题9-3 9-3 如题9-3图所示，在两平行载流的无限长直导线的平面有一矩形线圈.两导线中的电流 方向相反、大小相等，且电流以d I d t 的变化率增大，求： (1)任一时刻线圈所通过的磁通量； (2)线圈中的感应电动势. 解: 以向外磁通为正则 (1) ]ln [ln π2d π2d π2000d a d b a b Il r l r I r l r I a b b a d d m +-+= -= ?? ++μμμΦ (2) t I b a b d a d l t d d ]ln [ln π2d d 0+-+=-=μΦε 题9-4 9-4 如题9-4图所示，长直导线通以电流I ＝5 A ，在其右方放一长方形线圈，两者共面.线圈长b ＝0.06 m ，宽a ＝0.04 m ，线圈以速度v ＝0.03 m/s 垂直于直线平移远离.求：d ＝0.05 m 时线圈中感应电动势的大小和方向. 解: AB 、CD 运动速度v 方向与磁力线平行，不产生感应电动势．
电磁场与电磁波(第三版)课后答案第1章
第一章习题解答 1.1 给定三个矢量A 、B 和C 如下： 23x y z =+-A e e e 4y z =-+B e e 52x z =-C e e 求：（1）A a ；（2）-A B ；（3）A B ；（4）A B θ；（5）A 在B 上的分量；（6）?A C ； （7）()?A B C 和()?A B C ；（8）()??A B C 和()??A B C 。 解 （1 ）23A x y z +-= = =e e e A a e e e A （2）-=A B (23)(4)x y z y z +---+=e e e e e 64x y z +-=e e e （3）=A B (23)x y z +-e e e (4)y z -+=e e －11 （ 4 ） 由 c o s AB θ =1 1 2 3 8 = A B A B ， 得 1 c o s A B θ- =(135.5- = （5）A 在B 上的分量 B A =A c o s AB θ = =- A B B （6）?=A C 1 235 02x y z -=-e e e 41310x y z ---e e e （7）由于?=B C 04 1502x y z -=-e e e 8520x y z ++e e e ?=A B 1 230 4 1 x y z -=-e e e 1014x y z ---e e e 所以 ()?=A B C (23)x y z +-e e e (8520)42x y z ++=-e e e ()?=A B C (1014)x y z ---e e e (52)42x z -=-e e （8）()??=A B C 1014502 x y z ---=-e e e 2405x y z -+e e e ()??=A B C 1 238 5 20 x y z -=e e e 554411x y z --e e e 1.2 三角形的三个顶点为1(0,1,2)P -、2(4,1,3)P -和3(6,2,5)P 。 （1）判断123P P P ?是否为一直角三角形； （2）求三角形的面积。
大物B课后题08-第八章 电磁感应 电磁场
习题 8-6 一根无限长直导线有交变电流0sin i I t ω=，它旁边有一与它共面的矩形线圈ABCD ，如图所示，长为l 的AB 和CD 两边与直导向平行，它们到直导线的距离分别为a 和b ，试求矩形线圈所围面积的磁通量，以及线圈中的感应电动势。 解 建立如图所示的坐标系，在矩形平面上取一矩形面元dS ldx =，载流长直导线的磁场穿过该面元的磁通量为 02m i d B dS ldx x μφπ=?= 通过矩形面积CDEF 的总磁通量为 0000ln ln sin 222b m a i il I l b b ldx t x a a μμμφωπππ===? 由法拉第电磁感应定律有 00ln cos 2m d I l b t dt a φμωεωπ=- =- 8-7 有一无限长直螺线管，单位长度上线圈的匝数为n ，在管的中心放置一绕了N 圈，半径为r 的圆形小线圈，其轴线与螺线管的轴线平行，设螺线管内电流变化率为dI dt ，球小 线圈中感应的电动势。 解 无限长直螺线管内部的磁场为 0B nI μ= 通过N 匝圆形小线圈的磁通量为 2 0m NBS N nI r φμπ== 由法拉第电磁感应定律有 20m d dI N n r dt dt φεμπ=- =- 8-8 一面积为S 的小线圈在一单位长度线圈匝数为n ，通过电流为i 的长螺线管内，并与螺线管共轴，若0sin i i t ω=，求小线圈中感生电动势的表达式。 解 通过小线圈的磁通量为 0m BS niS φμ== 由法拉第电磁感应定律有 000cos m d di nS nSi t dt dt φεμμωω=- =-=- 8-9 如图所示，矩形线圈ABCD 放在1 6.010B T -=?的均匀磁场中，磁场方向与线圈平面的法线方向之间的夹角为60α=?，长为0.20m 的AB 边可左右滑动。若令AB 边以速率 15.0v m s -=?向右运动，试求线圈中感应电动势的大小及感应电流的方向。 解 利用动生电动势公式
答案第11章电磁感应训练题
第11章 电磁感应训练题及其参考答案 一、 选择题 1. 一无限长直导体薄板宽为l ，板面与Z 轴垂直，板的长度方向沿Y 轴，板的两侧与一个伏特计相接，如图所示。整个系统放在磁感应强度为B 的均匀磁场中，B 的方向 沿Z 轴正方向，如果伏特计与导体平板均以速度v (v <
电磁感应电磁场习题
第十三章 电磁感应 电磁场习题 （一） 教材外习题 电磁感应习题 一、选择题： 1．一块铜板放在磁感应强度正在增大的磁场中时，铜板中出现涡流（感应电流），则涡流将 （A ）加速铜板中磁场的增加 （B ）减缓铜板中磁场的增加 （C ）对磁场不起作用 （D ）使铜板中磁场反向 （ ） 2．在如图所示的装置中，当把原来静止的条形磁铁从螺线管中按图示情况抽出时， （A ）螺线管线圈中感生电流方向如A 点处箭头所示。 （B ）螺线管右端感应呈S 极。 （C ）线框EFGH 从图下方粗箭头方向看去将逆时针旋转。 （D ）线框EFGH 从图下方粗箭头方向看去将顺时针旋转。 （ ） 3．在无限长的载流直导线附近放置一矩形闭合线圈，开始时线圈与导线在同一平面内，且线圈中两条边与导线平行，当线圈以相同的速率作如图所示的三种不同方向的平动时，线圈中的感应电流 （A ）以情况Ⅰ中为最大 （B ）以情况Ⅱ中为最大 （C ）以情况Ⅲ中为最大 （D ）在情况Ⅰ和Ⅱ中相同 （ ） 4．如图所示，一矩形金属线框，以速度v 从无场空间进入一均匀磁场中，然后又从磁场中 出来，到无场空间中。不计线圈的自感，下面哪一条图线正确地表示了线圈中的感应电流对
时间的函数关系？（从线圈刚进入磁场时刻开始计时，I 以顺时针方向为正） 5．如图，一矩形线框（其长边与磁场边界平行）以匀速v 自左侧无场区进入均匀磁场又穿出，进入右侧无场区，试问图（A ）—（E ）中哪一图象能最合适地表示线框中电流i 随时间t 的变化关系？（不计线框自感） （ ） 6．在一个塑料圆筒上紧密地绕有两个完全相同的线圈aa '和bb '，当线圈aa '和bb '如图（1）绕制时其互感系数为M 1，如图（2）绕制时其互感系数为M 2，M 1与M 2的关系是 （A ）M 1 = M 2 ≠ 0 （B ）M 1 = M 2 = 0 （C ）M 1 ≠ M 2，M 2=0 （D ）M 1≠M 2，M 2≠0 （ ） 7．真空中两根很长的相距为2a 的平行直导线与电源组成闭合回路如图。已知导线中的电流强度为I ，则在两导线正中间某点P 处的磁能密度为 （A ）200)2(1a I πμμ （B ）200)2(21 a I πμμ （C ）200)2(21 a I πμμ （D ）0 （ ）
电磁场与电磁波试题答案
《电磁场与电磁波》试题1 一、填空题（每小题1分，共10分） 1．在均匀各向同性线性媒质中，设媒质的导磁率为，则磁感应强度和磁场满足的方程为：。 2．设线性各向同性的均匀媒质中，称为方程。 3．时变电磁场中，数学表达式称为。 4．在理想导体的表面，的切向分量等于零。 5．矢量场穿过闭合曲面S的通量的表达式为：。 6．电磁波从一种媒质入射到理想表面时，电磁波将发生全反射。 7．静电场是无旋场，故电场强度沿任一条闭合路径的积分等于。 8．如果两个不等于零的矢量的等于零，则此两个矢量必然相互垂直。 9．对平面电磁波而言，其电场、磁场和波的传播方向三者符合关系。 10．由恒定电流产生的磁场称为恒定磁场，恒定磁场是无散场，因此，它可用函数的旋度来表示。 二、简述题（每小题5分，共20分） 11．已知麦克斯韦第二方程为，试说明其物理意义，并写出方程的积分形式。 12．试简述唯一性定理，并说明其意义。 13．什么是群速？试写出群速与相速之间的关系式。 14．写出位移电流的表达式，它的提出有何意义？ 三、计算题（每小题10分，共30分） 15．按要求完成下列题目 （1）判断矢量函数是否是某区域的磁通量密度？ （2）如果是，求相应的电流分布。
16．矢量，，求 （1） （2） 17．在无源的自由空间中，电场强度复矢量的表达式为 （1）试写出其时间表达式； （2）说明电磁波的传播方向； 四、应用题（每小题10分，共30分） 18．均匀带电导体球，半径为，带电量为。试求 （1）球内任一点的电场强度 （2）球外任一点的电位移矢量。 19．设无限长直导线与矩形回路共面，（如图1所示）， （1）判断通过矩形回路中的磁感应强度的方向（在图中标出）；（2）设矩形回路的法向为穿出纸面，求通过矩形回路中的磁通量。 20．如图2所示的导体槽，底部保持电位为，其余两面电位为零，（1）写出电位满足的方程； （2）求槽内的电位分布
答案 第11章 电磁感应训练题
第11章电磁感应训练题及其参考答案 一、 选择题 1.一无限长直导体薄板宽为l ，板面与Z 轴垂直，板的长度方向沿Y 轴，板的两侧与一个伏特计相接，如图所示。整个系统放在磁感应强度为B 的均匀磁场中，B 的方向沿Z 轴 正方向，如果伏特计与导体平板均以速度v (v <
电磁感应习题解答电磁场习题解答
第十三章 电磁感应 一 选择题 3．如图所示，一匀强磁场B 垂直纸面向内，长为L 的导线ab 可以无摩擦地在导轨上滑动，除电阻R 外，其它部分电阻不计，当ab 以匀速v 向右运动时，则外力的大小是： R L B R L B R L B R BL L B 222222222 E. D. 2 C. B. A.v v v v v 解：导线ab 的感应电动势v BL =ε，当 ab 以匀速v 向右运动时，导线ab 受到的外力与安培力是一对平衡力，所以R L B L R B F F v 22===ε 安外。 所以选（D ） 4．一根长度L 的铜棒在均匀磁场B 中以匀角速度ω旋转着，B 的方向垂直铜棒转动的平面，如图，设t = 0时，铜棒与Ob 成θ角，则在任一时刻t 这根铜棒两端之间的感应电动势是：（ ） A. )cos(2θωω+t B L B. t B L ωωcos 2 12 C. )cos(22θωω+t B L D. B L 2ω E. B L 22 1ω 解：???= ==??=L L BL l l B l B )00221d d d ωωεv l B v （ 所以选（E ） 6．半径为R 的圆线圈处于均匀磁场B 中，B 垂直于线圈平面向上。如果磁感应强度为B =3 t 2+2 t +1，则线圈中的感应电场为：（ ） A ． 2π(3 t + 1)R 2 ,顺时针方向； Ｂ． 2π(3 t + 1)R 2 ,逆时针方向； C ． (3 t + 1)R ,顺时针方向； D ． (3 t + 1)R ,逆时针方向； 解：由??? ???-=?S B l E d d i t ，则感应电场的大小满足 选择题4图 选择题3图 v
电磁场与电磁波试题及答案
《电磁场与电磁波》试题2 一、填空题（每小题1分，共10分） 1．在均匀各向同性线性媒质中，设媒质的介电常数为ε，则电位移矢量D ?和电场E ? 满足的 方程为： 。 2．设线性各向同性的均匀媒质中电位为φ，媒质的介电常数为ε，电荷体密度为V ρ，电位 所满足的方程为 。 3．时变电磁场中，坡印廷矢量的数学表达式为 。 4．在理想导体的表面，电场强度的 分量等于零。 5．表达式()S d r A S ? ????称为矢量场)(r A ? ?穿过闭合曲面S 的 。 6．电磁波从一种媒质入射到理想导体表面时，电磁波将发生 。 7．静电场是保守场，故电场强度沿任一条闭合路径的积分等于 。 8．如果两个不等于零的矢量的点积等于零，则此两个矢量必然相互 。 9．对横电磁波而言，在波的传播方向上电场、磁场分量为 。 10．由恒定电流产生的磁场称为恒定磁场，恒定磁场是 场，因此，它可用磁矢位函数的旋度来表示。 二、简述题 （每小题5分，共20分） 11．试简述磁通连续性原理，并写出其数学表达式。 12．简述亥姆霍兹定理，并说明其意义。 13．已知麦克斯韦第二方程为S d t B l d E S C ???????-=???，试说明其物理意义，并写出方程的微 分形式。 14．什么是电磁波的极化？极化分为哪三种？ 三、计算题 （每小题10分，共30分） 15．矢量函数 z x e yz e yx A ??2+-=? ，试求 （1）A ? ?? （2）A ? ?? 16．矢量 z x e e A ?2?2-=? ， y x e e B ??-=? ，求 （1）B A ? ?- （2）求出两矢量的夹角
大学物理(少学时)第9章电磁感应与电磁场课后习题答案
9-1两个半径分别为R 和r 的同轴圆形线圈相距x ，且R >>r ，x >>R ．若大线圈通有电流I 而小线圈沿x 轴方向以速率v 运动，试求小线圈回路中产生的感应电动势的大小． 解：在轴线上的磁场 () ()2 2 003 3 2 2 2 22IR IR B x R x R x μμ= ≈ >>+ 3 2 202x r IR BS πμφ= = v x r IR dt dx x r IR dt d 4 22042202332πμπμφ ε=--=-= 9-2如图所示，有一弯成θ 角的金属架COD 放在磁场中，磁感强度B ? 的方向垂直于金属架 COD 所在平面．一导体杆MN 垂直于OD 边，并在金属架上以恒定速度v ?向右滑动，v ? 与 MN 垂直．设t =0时，x = 0．求当磁场分布均匀，且B ? 不随时间改变，框架内的感应电动势i ε． 解：12m B S B xy Φ=?=?,θtg x y ?=,vt x = 22212/()/i d dt d Bv t tg dt Bv t tg ε?θθ=-=-=?，电动势方向：由M 指向N 9-3 真空中，一无限长直导线，通有电流I ，一个与之共面的直角三角形线圈ABC 放置在此长直导线右侧。已知AC 边长为b ，且与长直导线平行，BC 边长为a ，如图所示。若线圈以垂直于导线方向的速度v 向右平移，当B 点与直导线的距离为d 时，求线圈ABC 内的感应电动势的大小和方向。 解：当线圈ABC 向右平移时，AB 和AC 边中会产 生动生电动势。当C 点与长直导线的距离为d 时，AC 边所在位置磁感应强度大小为：02() I B a d μπ= + AC 中产生的动生电动势大小为： x r I R x v C D O x M θ B ? v ?
完整版电磁感应综合典型例题
电磁感应综合典型例题 【例11电阻为R的矩形线框abed，边长ab=L, ad=h,质量为m 自某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁 场区域的宽度为h,如图所示，若线框恰好以恒定速度通过磁场，线 框中产生的焦耳热是 _________ ?（不考虑空气阻力） 【分析】线框通过磁场的过程中，动能不变。根据能的转化和守恒，重力对线框所做的功全部转化为线框中感应电流的电能，最后又全部转化为焦耳热?所以，线框通过磁场过程中产生的焦耳热为 Q=W=mg- 2h=2mgh 【解答1 2mgh
【说明】本题也可以直接从焦耳热公式Q=l2Rt进行推算: 设线框以恒定速度v通过磁场，运动时间 从线框的cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程中，因切割磁感 线产生的感应电流的大小为 cd边进入磁场时的电流从d到c, cd边离开磁场后的电流方向从a到b.整个下落过程中磁场对感应电流产生的安培力方向始终向上, 大小恒为 据匀速下落的条件，有 因线框通过磁场的时间，也就是线框中产生电流的时间，所以据 焦耳定律，联立（I ）、（2）、（3）三式，即得线框中产生的焦耳热 为
Q=2mgh 两种解法相比较，由于用能的转化和守恒的观点，只需从全过程 考虑，不需涉及电流的产生等过程，计算更为简捷. 【例2】一个质量m=0.016kg、长L=0.5m,宽d=0.1m、电阻R=0.1 Q的矩形线圈，从离匀强磁场上边缘高h i=5m处由静止自由下落.进 入磁场后，由于受到磁场力的作用，线圈恰能做匀速运动（设整个运 动过程中线框保持平动），测得线圈下边通过磁场的时间△t=0.15s，取g=10m/s，求： （1）匀强磁场的磁感强度B; （2）磁场区域的高度h2；
大学物理习题答案11电磁感应
大学物理练习题十一 一、选择题 1. 如图，导体棒AB 在均匀磁场B 中绕过C 点的垂直于棒长且沿 磁场方向的轴OO ’转动（角速度ω 与B 同方向），BC 的长度为棒长的31 。则 [ A ] （A ）A 点比B 点电势高. （B ）A 点与B 点电势相等. （C ）A 点比B 点电势低. （D ）有稳恒电流从A 点流向B 点. 解: 从上往下看，AC 、CB 段导体在磁场中旋转切割磁力线，由 B v q ?=ε知外端电势高。由22 1 B ωε=及BC AC > 知BC AC ε>ε，即B A U U > 2. 有两个线圈，线圈1对线圈2的互感系数为M 21，而线圈2对线圈1的互感系数为M 12。若它们分别流过i 1和i 2的变化电流且dt di dt di 21>，并设由i 2变化在线圈1中产生的互感电动势为12ε，由i 1变化在线圈2中产生的互感电动势为21ε，判断下述哪个论断正确？[ C ] (A) 2112M M =，1221 εε=。 (B) 2112M M ≠，1221εε≠。 (C) 2112M M =，1221εε>。 (D) 2112M M =，1221εε<。 解：由dt di M 21212-=ε，dt di M 12121-=ε，2112M M =， 有 dt di dt di //2 11221=εε，当dt di dt di 21>时必有1221εε> 注：这里ε指大小（绝对值）。 *3. 已知圆环式螺线管的自感系数为L 。若将该螺线管锯成两个半环式的螺线管，则两个半环螺线管的自感系数 [ D ] (A) 都等于21L 。 (B) 有一个大于2 1 L ，另一个小于2 1L 。 (C) 都大于21L 。 (D) 都小于21L 。
习题9 电磁感应与电磁场
习题9 9-1在磁感应强度B 为0、4T 的均匀磁场中放置一圆形回路,回路平面与B 垂直,回路的面积与时间的关系为:S ＝５t 2＋3(cm 2),求t=2s 时回路中感应电动势的大小？ 解:根据法拉第电磁感应定律得 dt d m Φ- =εdt dS B =Bt 10= V 4108-?=ε ９-2 如题9－２图所示,载有电流I 的长直导线附近,放一导体半圆环Ｍe Ｎ与长直导线共面,且端点MN 的连线与长直导线垂直.半圆环的半径为b ,环心O 与导线相距a 、设半圆环以速度ｖ平行导线平移.求半圆环内感应电动势的大小与方向及MN 两端的电压U M -ＵN 、 题９-2 解: 作辅助线MN ,则在MeNM 回路中,沿v 方向运动时0d =m Φ ∴ 0=MeNM ε 即 MN MeN εε= 又∵ ?+-<+-= =b a b a MN b a b a Iv l vB 0ln 2d cos 0πμπε 所以MeN ε沿NeM 方向, 大小为 b a b a Iv -+ln 20πμ M 点电势高于N 点电势,即 b a b a Iv U U N M -+= -ln 20πμ 题9－3
9-３ 如题9-3图所示,在两平行载流的无限长直导线的平面内有一矩形线圈、两导线中的电流方向相反、大小相等,且电流以错误!的变化率增大,求: (1)任一时刻线圈内所通过的磁通量; (２)线圈中的感应电动势、 解: 以向外磁通为正则 (1) ]ln [ln π2d π2d π2000d a d b a b Il r l r I r l r I a b b a d d m +-+= -= ?? ++μμμΦ (2) t I b a b d a d l t d d ]ln [ln π2d d 0+-+=-=μΦε 题9-４ 9-４ 如题９-4图所示,长直导线通以电流Ｉ=5 A,在其右方放一长方形线圈,两者共面、线圈长ｂ=0．06 m,宽a ＝0.04 m,线圈以速度v ＝0.0３ m ／s 垂直于直线平移远离、求:d ＝0．05 ｍ时线圈中感应电动势的大小与方向、 解: AB 、CD 运动速度v 方向与磁力线平行,不产生感应电动势. DA 产生电动势 ?==??=A D I vb vBb l B v d 2d )(01πμε BC 产生电动势 ) (π2d )(02d a I vb l B v C B +-=??=? με ∴回路中总感应电动势 8021106.1)11 (π2-?=+-= +=a d d Ibv μεεε V 方向沿顺时针、 9-5 长度为l 的金属杆ａb 以速率v 在导电轨道a ｂｃｄ上平行移动、已知导轨处于均匀磁场Ｂ中,B 的方向与回路的法线成60°角(如题9-5图所示),Ｂ的大小为Ｂ＝kt (k 为正常数)、设t ＝０时杆位于cd 处,求:任一时刻t 导线回路中感应电动势的大小与方向. 题9－5图 解: ?==?=?=2 22 12160cos d klvt lv kt Blvt S B m Φ ∴ klvt t m -=-=d d Φε 即沿abcd 方向顺时针方向.
电磁场与电磁波答案()
《电磁场与电磁波》答案(4) 一、判断题（每题2分，共20分） 说明：请在题右侧的括号中作出标记，正确打√，错误打× 1.在静电场中介质的极化强度完全是由外场的强度决定的。 2.电介质在静电场中发生极化后，在介质的表面必定会出现束缚电荷。 3.两列频率和传播方向相同、振动方向彼此垂直的直线极化波，合成后 的波也必为直线极化波。 4.在所有各向同性的电介质中，静电场的电位满足泊松方程 2ρ ? ε ?=-。 5.在静电场中导体内电场强度总是为零，而在恒定电场中一般导体内的 电场强度不为零，只有理想导体内的电场强度为零。 6.理想媒质和损耗媒质中的均匀平面波都是TEM波。 7.对于静电场问题，保持场域内电荷分布不变而任意改变场域外的电荷 分布，不会导致场域内的电场的改变。 8.位移电流是一种假设，因此它不能象真实电流一样产生磁效应。 9.静电场中所有导体都是等位体，恒定电场中一般导体不是等位体。 10.在恒定磁场中，磁介质的磁化强度总是与磁场强度方向一致。 二、选择题（每题2分，共20分） （请将你选择的标号填入题后的括号中） 1. 判断下列矢量哪一个可能是静电场（ A ）。[×]1 [ √]2 [ ×]3 [ ×]4 [ √]5 [ √]6 [ ×]7 [ ×]8 [ √]9 [ ×]10
A ．369x y z E xe ye ze =++ B ．369x y z E ye ze ze =++ C ．369x y z E ze xe ye =++ D ．369x y z E xye yze zxe =++ 2. 磁感应强度为(32)x y z B axe y z e ze =+-+, 试确定常数a 的值。（ B ） A ．0 B ．-4 C ．-2 D ．-5 3. 均匀平面波电场复振幅分量为(/2) 2-2jkz -2j kz x y E 10e E 510e 、，则 极化方式是（ C ）。 A ．右旋圆极化 B ．左旋圆极化 C ．右旋椭圆极化 D ．左旋椭圆极化 4. 一无限长空心铜圆柱体载有电流I ，内外半径分别为R 1和R 2，另一无限长实心铜圆柱体载有电流I ，半径为R2，则在离轴线相同的距离r （r>R2）处（ A ）。 A ．两种载流导体产生的磁场强度大小相同 B ．空心载流导体产生的磁场强度值较大 C ．实心载流导体产生的磁场强度值较大 5. 在导电媒质中，正弦均匀平面电磁波的电场分量与磁场分量的相位（ B ）。 A ．相等 B ．不相等 C ．相位差必为4π D ．相位差必为2 π 6. 两个给定的导体回路间的互感 ( C ) A ．与导体上所载的电流有关 B ．与空间磁场分布有关 C ．与两导体的相对位置有关 D ．同时选A ，B ，C 7. 当磁感应强度相同时，铁磁物质与非铁磁物质中的磁场能量密度相比（ A ）。 A ．非铁磁物质中的磁场能量密度较大 B ．铁磁物质中的磁场能量密度较大 C ．两者相等 D ．无法判断 8. 一般导电媒质的波阻抗(亦称本征阻抗)c η的值是一个。（ C ） A ．实数 B ．纯虚数 C ．复数 D ．可能为实数也可能为纯虚数 9. 静电场在边界形状完全相同的两个区域上满足相同的边界条件，则两个区域中的场分布（ C ）。 A ．一定相同 B ．一定不相同 C ．不能断定相同或不相同
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第9章 电稳感应和电磁场 习题及答案 1. 通过某回路的磁场与线圈平面垂直指向纸面内，磁通量按以下关系变化： 23(65)10t t Wb -Φ=++?。求2t s =时，回路中感应电动势的大小和方向。 解：310)62(-?+-=Φ -=t dt d ε 当s t 2=时，V 01.0-=ε 由楞次定律知，感应电动势方向为逆时针方向 2. 长度为l 的金属杆ab 以速率υ在导电轨道abcd 上平行移动。已知导轨处于均匀磁场B 中， B 的方向与回路的法线成60°角，如图所示，B 的大小为B =kt (k 为正常数)。 设0=t 时杆位于cd 处，求：任一时刻t 导线回路中感应电动势的大小和方向。 解：任意时刻通过通过回路面积的磁通量为 202 1 60cos t kl t Bl S d B m υυ==?=Φ 导线回路中感应电动势为 t kl t m υε-=Φ- =d d 方向沿abcda 方向。 3. 如图所示，一边长为a ，总电阻为R 的正方形导体框固定于一空间非均匀磁场中，磁场方向垂直于纸面向外，其大小沿x 方向变化，且)1(x k B +=，0>k 。求： （1）穿过正方形线框的磁通量； （2）当k 随时间t 按t k t k 0)(=(0k 为正值常量)变化时，线框中感生电流的大小和方向。 解：（1）通过正方形线框的磁通量为 ??=?=Φa S Badx S d B 0 ?+=a dx x ak 0)1()2 1 1(2a k a += （2）当t k k 0=时，通过正方形线框的磁通量为 )2 1 1(02a t k a + =Φ 正方形线框中感应电动势的大小为 dt d Φ= ε)2 1 1(02a k a += 正方形线框线框中电流大小为 )2 11(02a R k a R I +==ε ，方向：顺时针方向 4.如图所示，一矩形线圈与载有电流t I I ωcos 0=长直导线共面。设线圈的长为b ，宽为a ； 0=t 时，线圈的AD 边与长直导线重合；线圈以匀速度υ 垂直离开导线。求任一时刻线圈中的感 应电动势的大小。 解：建立图示坐标系，长直导线在右边产生的磁感应强度大小为 x I B πμ20= t 时刻通过线圈平面的磁通量为 ???=ΦS S d B bdx x I a t t ?+=υυπμ20 t a t I b υυπμ+=ln 20 I A B C D b a υ t υ O x