大学物理复习题(电磁学)

?在电流I2右侧,当x?0.2m时,B方向垂直纸面向外 ? 当x?0.2m时,B方向垂直纸面向里

当B?0时,即2?10?72?10x?0

x(0.1?x)则 x?0.2m处的B为0。

5、 如图所示,一根无限长直导线,通有电流I,中部一段弯成圆弧形,求图中O点磁感应强度的大小。

?

解:两段直线电流在O点产生的磁场

B1?B2??0I4?Rcos?(sin?2?sin?)??0I4?Rcos?(1?sin?) 方向垂直纸面向里

弧线电流在O点 B3?里

2??0I?0I?? 方向垂直纸面向

2?2R2?R?BO?B1?B2?B3??0I2?Rcos?(1?sin?)??0I?2?R?I1?0(?tan???)2?Rcos? 方向垂直纸面向

6、有电流I的无限长导线折成如图的形状,已知圆弧部分的半径为R,试求导线在圆心O处的磁感应强度矢量B的大小和方向?

解:竖直直电流在O点 B1??0I 方向垂直纸面向里 4?R?0I 方向垂直纸面向外 4?R3?0I3?0I? 方向垂直纸面向外

42R8R 水平直电流在O点 B2? 弧线形电流在O点 B3??????BO?B1?B2?B3

BO??B1?B2?B3?3?0I 方向垂直纸面向外 8R

7、图中所示是一根很长的长直圆管形导体的横截面,内、外半径分别为a、b,导体内载有沿轴线方向的电流I,电流均匀地分布在管的横截面上.设导体的磁导率?0,试计算导体空间各点的磁感应强度。

解:取以截面轴线点为心,r为半径的圆形回路

L

??根据安培环路定理:?B?dl??0?Ii

(1)当r?a时 B2?r?0 B?0 (2)当a?r?b时 B2?r??0I?b2??a2(?r2??a2)

?0I(r2?a2) B?2?r(b2?a2)(3)当r?b时 B2?r??oI B??0I 2?r

8、一根同轴电缆由半径为R1的长圆柱形导线和套在它外面的内半径为R2、外半径为R3的同轴导体圆筒组成,如图所示,传导电流I沿导线向上流去,由圆筒向下流回,在它们的截面上电流都是均匀分布的,求同轴电缆内外各处的磁感应强度的大小。

??解: 根据:?B?dl??0?Ii

L(1)当r?R1时 B2?r??0?0II2 ?rB?r

?R122?R12?0I 2?r2(2)当R1?r?R2时 B2?r??0I B?(3)当R2?r?R3时 B2?r??0?I?I?R32??R22(?r2??R2)?

?0I(R32?r2) B?2?r(R32?R22)(4)当r?R3时 B2?r?0 B?0

9、长直载流导线通以电流I,其旁置一长为m、宽为n的导体矩形线圈。矩形线圈与载流导线共面,且其长边与载流导线平行(两者相距为a),(1)求该线圈所包围面积内的磁通量;(2)若线圈中也通以电流I,求此载流线圈所受的合力。 解:(1)取面元ds?mdr

???m??B?ds??Bmdr??a?na?0I?0mIa?n

mdr?ln2?r2?a???(2)根据 F??Idl?B

?0I?0I2mm?左边 F1??IBdl?I 方向向左 2?a2?a?0I2m右边 F2?BIm? 方向向右

2?(a?n)上边 F3??a?na?0I?0I2a?nIdr?ln 方向向上 2?r2?a?0I2a?nln下边 F4? 方向向下 2?a????? F合?F1?F2?F3?F4

?0I2m1?0I2mn1 方向向左 F合?F1?F2?(?)?2?aa?n2?a(a?n)

10、无限长载流导线I1与直线电流I2共面,几何位置如图所示.试求载流导线I2受到电流I1磁场的作用力.

????解:取 I2dl dF?I2dl?B

dF??0I1I2dl 2?rF???a?ba?0I1I2a?bln?a?0I1I2dr2?rcos600 方向垂直I2向上

11、无限长载流导线I1与直线电流I2共面且垂直,几何位置如图所示.计算载流导线I2受到电流I1磁场的作用力和关于O点的力矩;试分析I2施加到I1上的作用力.

解: 在l上取dr, 它与长直导线距离为r,

I1在此产生的磁场方向垂直纸面向里,大小为B??0I1 2?r???I2dr受力dF?I2dr?B

dF??0I1I2dr 方向向上 2?rab导线受力F?dF???d?ld?0I1I2?IId?ldr?012ln 方向向上 2?r2?d????dF对O点力矩 dM?r?dF

其大小 dM?rdF??0I1I2dr 方向垂直纸面向外 2?

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