解析 这里的探测线圈就是应用涡电流的原理制造的。直线电缆产生的磁场的磁感应线是一系列以直线电缆为圆心的同心圆。线圈中无感应电动势时,线圈中磁通量不变,线圈一定是与某一同心圆相切。因当线圈平面平行地面测量时,在地面上a、c两处测得试探线圈中的电动势为零,b、d两处线圈中的电动势不为零,就可以知道a、c两点在电缆线的正上方(见图4-7-2甲)。当线圈平面与地面成45°夹角时,在b、d两处测得试探线圈中的电动势为零,则可知b、d两点与电缆线的相对位置如图4-7-2乙所示。所以电缆线在a、c两点的正下方。
又因为a、b、c、d恰好位于边长为1米的正方形的四个顶角上,所以bd=m,由图4-7-2乙可知电缆线的深度为/2m=0.71m。
拓展 地下电缆线中的电流变化的情况比较复杂,当小线圈所在平面与电缆线产生的磁感线相切时,穿入线圈的磁感线数目与穿出线圈的磁感线数目一定相等,小线圈中的磁通量恒为零,所以小线圈中的感应电动势为零。
例2如图4-7-3所示,闭合线圈abcd用绝缘硬竿悬于O点,虚线表示有界磁场B。把线圈从图示位置释放后使其摆动,不计其他阻力,线圈将很快就停在竖直方向平衡而不再摆动,这是为什么?
解析 当线圈abcd进或出磁场时,穿过线圈的磁通量在发生变化,△Φ不为零,从而在线圈中产生感应电流,机械能不断转化为电能,直至最终线圈不再摆动,在这过程中,线圈中产生的热量
Q=ΔE(线圈机械能的减少量)。