6.对于螺绕环,只有当环的孔径比环的平均半径小得多时,才可用安培环路定理来求解环内的磁场。( ) 答案:错
7.对于载流螺线管内部,中部的磁感应线比两端的多。( ) 答案:对
8.闭合曲线当中没有包含电流,说明闭合曲线中的磁感应强度处处为零。( ) 答案:错
9.磁场的高斯定理,说明磁场是发散式的场。( ) 答案:错
10.通过磁场的高斯定理可以说明,磁感应线是无头无尾,恒是闭合的。( ) 答案:对
3. 填空题
????1.一磁场的磁感应强度为B?ai?bj?ck,则通过一半径为R,开口向Z方向的半球壳,
表面的磁通量大小为 Wb 答案:?Rc
2.真空中有一载有稳恒电流I的细线圈,则通过包围该线圈的封闭曲面S的磁通量?= 。 答案:0
2?3.若通过S面上某面元dS的元磁通为d?,而线圈中的电流增加为2I时,通过同一面元的
元磁通为d??,则d?:d??= 答案:1:2
4.均匀磁场的磁感应强度B与半径为r的圆形平面的法线n的夹角为?,今以圆周为边界,作一个半球面S,S与圆形平面组成封闭面如图,则通过S面的磁通量?= 。
??
答案:??rBcos?
25.S是一流有恒定电流的闭合线圈,电流强度为I,方向如图,试求磁感应强度沿闭合曲线的环路积分B?dl为 。
???
答案:?2?0I
6.一根很长的铜导线,载有电流2A,在距离此导线0.01m处的磁感应强度为 。 答案:4?10T
7.一根很长的圆形螺线管,沿圆周方向的面电流密度为i,在线圈内部的磁感应强度为 。 答案:?0i
8.一根很长的螺线管,总电阻20欧姆,两端连接在12V的电源上,线圈半径2cm,线圈匝数2000匝,在线圈内部距离轴线0.01m处的磁场强度为 。 答案:
9.半径为R的闭合球面包围一个条形磁铁的一端,此条形磁铁端部的磁感应强度B,则通过此球面的磁通量 。 答案:0
10.如图所示,半径为0.5cm的无限长直导线直圆柱形导体上,沿轴线方向均匀地流着I?3A的电流。作一个半径为r?5cm,长l?5cm且与电流同轴的圆柱形闭合曲面S,
?5?则该曲面上的磁感强度B沿曲面的积分为 。
答案:0
11.真空中有一载有稳恒电流I的细线圈,则通过包围该线圈的封闭曲面S的磁通量
?? 。
答案:0
??12.若通过S面上某面元dS的元磁通为d?,而线圈中的电流增加为2I时通过同一面元的
元磁通为d??,则d?:d??? 。 答案:1:2
13.在均匀弱场B中,取一半径为R的圆,圆面的法线n与B成60角,如图所示,则通过以该圆周为边线的如图所示的任意曲面S的磁通量?m? 。
????
答案:?1B?R2 214.一无限长直圆筒,半径为R,表面带有一层均匀电荷,面密度为?,在外力矩的作用下,圆筒从t?0时刻开始以匀角加速度?绕轴转动,在t时刻圆筒内离轴为r处的磁感应强度大小为 。 答案:?0?R?t
15.一无限长直圆筒,半径为R,表面带有一层均匀电荷,面密度为?,以匀角速度?绕轴转动,在圆筒内的磁感应强度大小为 。 答案:
4. 计算题
1.一根很长的同轴电缆,由一导体圆柱和一同轴的圆筒组成,设圆柱的半径为R1,圆筒的内外半径为R2和R3。 在这两个导体中,有大小相等而方向相反的电流I流过,如图。试求电缆产生的磁场磁感强度的分布,并用图形表示。
解: 在电缆的横截面内,以圆柱的轴为圆心,作不同半径的圆为环路。利用安培环路定理,可求得不同场点的磁感强度。 (1)当r?R1时,有
?B??dl??B?2?r???r20?R2I, B??Ir012?R21(2)当R1?r?R2时,有
?B??dl??B?2?r???0I0I,B?2?r (3)当R2?r?R3时
?B??dl??B?2?r????(r2?R22)0?I?, ???R223?R2?I?????2B0IR3?r22?rR2 3?R22(4)当r?R3时
?B??dl??B?2?r??0(I?I)?0,B?0 B-r的关系如图所示。
?0I2?R?10I2?R2
(2分) (2分) (2分) (2分)
2分)
(2.一多层密绕螺线管,内半径为R1,外半径为长为R2,长为l,如图所示。设总匝数为N,导线中通过的电流为I。试求这螺线管中心O点的磁感强度。
解 在螺线管中取一原为dr的密绕导线薄层,由螺线管磁场计算公式,得该薄层在其中心O点的磁感强度
dB??02ni(cos?2?cos?1)??0nicos? (3分)
其中n 为单位长度的匝数,则有
Nn?dr,cos?(R2?R1)l代入得
?l2lr2?()22
dB??0NIdr(R2?R1)ll2lr2?()22??0NI2(R2?R1)drlr2?()22 (3分)
整个螺线管在O点产生的磁感强度