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简答题两个共面的平面带电圆环,其内外半径分别为R1、R2和R3、R4(R1<R2<R3<R4),外面圆环以每秒钟n2转的转速顺时针转动,里面圆环以每称n1转逆时针转动,若两圆环电荷面密度均为ζ,求n1和n2的比值多大时,圆心处的磁感应强度为零.
  • 半径为r的圆电流在圆心处产生的磁感应强度为B=μ0I/2r.
    在半径为R1和R2的环上取一半径为r、宽度为dr的薄环,其面积为dS = 2πrdr,
    所带的电量为dq=ζdS=2πζrdr,圆环转动的周期为T1=1/n1,形成的电流元为dI=dq/T1=2πn1ζrdr.
    薄环电流可以当作圆电流,在圆心产生的磁感应强度为dB1=μ0dI/2r=πμ0n1ζdr,圆环在圆心产生磁感应强度为B1=πμ0n1ζ(R2-R1).
    同理,半径为R3和R4的圆环在圆心处产生的磁感应强度为B2=πμ0n2ζ(R4-R3).
    由于两环的转动方向相反,在圆心产生的磁感应强度也相反,当它们大小相同时,圆心处的磁感应强度为零,即:πμ0n1ζ(R2-R1)=πμ0n2ζ(R4-R3),
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