Question

如圖所示，一個有彈性的金屬圓環被一根橡皮繩吊于通電直導線的正下方，直導線與圓環在同一豎直平面內，假定圓環不發生轉動，當通電直導線中電流增大時，彈性環的面積S和橡皮繩的長度L將（ ）

A．S增大，L變長
B．S減小，L變短
C．S增大，L變短
D．S減小，L變長

Answer 1

【答案】分析：彈性的金屬圓環處于長直導線電流所產生的磁場中，根據右手螺旋定則可判定圓環所處磁場的方向，且大小變化．再根據楞次定律可確定圓環內的感應電流方向，根據左手定則，判斷出彈性的金屬圓環受到安培力的方向，從而判斷出結果正確與否．
解答：解：根據右手螺旋定則可知，直線電流下邊磁場方向垂直紙面向里，由于電流增大，則彈性的金屬圓環中的磁通量增大，導致產生感應電流，根據楞次定律可知，圓環中的感應電流方向：逆時針方向．根據左手定則可知，彈性的金屬圓環上邊的所受的安培力豎直向下，彈性的金屬圓環下邊的所受的安培力豎直向上，由于下邊離長直導線電流越遠，磁場越弱，所以向下的安培力大于向上的安培力，從而導致橡皮繩的長度變長；
可將圓環等效成一段一段的導線，由左手定則可知，安培力指向圓心，導致彈性環面積減小．故D正確，A、B、C錯誤．
故選D．
點評：解決本題的關鍵會用右手螺旋定則（安培定則）判斷電流周圍磁場的方向，以及會用楞次定律來判定感應電流方向，左手定則判斷安培力的方向．同時會運用等效思維．