《習題6 穩(wěn)恒磁場》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《習題6 穩(wěn)恒磁場(8頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、習題6
6-1 在同一磁感應線上,各點的數(shù)值是否都相等?為何不把作用于運動電荷的磁力方向定義為磁感應強度的方向?
解: 在同一磁感應線上,各點的數(shù)值一般不相等.因為磁場作用于運動電荷的磁力方向不僅與磁感應強度的方向有關,而且與電荷速度方向有關,即磁力方向并不是唯一由磁場決定的,所以不把磁力方向定義為的方向.
6-2 用安培環(huán)路定理能否求有限長一段載流直導線周圍的磁場?
答: 不能,因為有限長載流直導線周圍磁場雖然有軸對稱性,但不是穩(wěn)恒電流,安培環(huán)路定理并不適用.
6-3 已知磁感應強度的均勻磁場,方向沿x軸正方向,如題6-3圖所示.試求:(1)通過圖中abcd面的磁通量;(
2、2)通過圖中befc面的磁通量;(3)通過圖中aefd面的磁通量.
題6-3圖
解: 如題6-3圖所示
題6-3圖
(1)通過面積的磁通是
(2)通過面積的磁通量
(3)通過面積的磁通量
(或曰)
題6-4圖
6-4 如題6-4圖所示,AB、CD為長直導線,BC為圓心在O點的一段圓弧形導線,其半徑為R.若通以電流I,求O點的磁感應強度.
解:如題6-4圖所示,點磁場由、、三部分電流產(chǎn)生.其中
產(chǎn)生
產(chǎn)生,方向垂直向里
段產(chǎn)生 ,方向向里
∴,方向向里.
6-5 在真空中,有兩根互相平行的無限長直導線L1和L2,相距0.10 m
3、,通有方向相反的電流,,,如題6-5圖所示.A,B兩點與導線在同一平面內.這兩點與導線L2的距離均為5.0 cm.試求A,B兩點處的磁感應強度,以及磁感應強度為零的點的位置.
題6-5圖
解:如題6-5圖所示,方向垂直紙面向里
(2)設在外側距離為處
則
解得
題6-6圖
6-6 如題6-6圖所示,兩根導線沿半徑方向引向鐵環(huán)上的A,B兩點,并在很遠處與電源相連.已知圓環(huán)的粗細均勻,求環(huán)中心O的磁感應強度.
解: 如題6-6圖所示,圓心點磁場由直電流和及兩段圓弧上電
4、流與所產(chǎn)生,但和在點產(chǎn)生的磁場為零。且
.
產(chǎn)生方向紙面向外
,
產(chǎn)生方向紙面向里
∴
有
6-7 設題6-7圖中兩導線中的電流均為8 A,對圖示的三條閉合曲線a,b,c,分別寫出安培環(huán)路定理等式右邊電流的代數(shù)和.并討論:
(1)在各條閉合曲線上,各點的磁感應強度的大小是否相等?
(2)在閉合曲線c上各點的是否為零?為什么?
題6-7圖
解:
(1)在各條閉合曲線上,各點的大小不
5、相等.
(2)在閉合曲線上各點不為零.只是的環(huán)路積分為零而非每點.
題6-8圖
6-8 一根很長的同軸電纜,由一導體圓柱(半徑為a)和一同軸的導體圓管(內、外半徑分別為b,c)構成,如題6-8圖所示.使用時,電流I從一導體流去,從另一導體流回.設電流都是均勻地分布在導體的橫截面上,求:(1)導體圓柱內(),(2)兩導體之間(),(3)導體圓筒內(),(4)電纜外()各點處磁感應強度的大小.
解:
(1)
(2)
(3)
(4)
6-9 在磁感應強度為的均勻磁場中,垂直于磁場
6、方向的平面內有一段載流彎曲導線,電流為I,如題6-9圖所示.求其所受的安培力.
題6-9圖
解:在曲線上取
則
∵ 與夾角,不變,是均勻的.
∴
方向⊥向上,大小
題6-10圖
6-10 如題6-10圖所示,在長直導線AB內通以電流,在矩形線圈CDEF中通有電流,AB與線圈共面,且CD,EF都與AB平行.已知a=9.0 cm,b=20.0 cm,d=1.0 cm,求:
(1)導線AB的磁場對矩形線圈每邊所作用的力;
(2)矩形線圈所受合力和合力矩.
解:(1)方向垂直向左,大小
同理方向垂直向右,大小
方向垂直向上,大小為
7、方向垂直向下,大小為
(2)合力方向向左,大小為
合力矩
∵ 線圈與導線共面
∴
.
6-11 一正方形線圈,由細導線做成,邊長為a,共有N匝,可以繞通過其相對兩邊中點的一個豎直軸自由轉動.現(xiàn)在線圈中通有電流I,并把線圈放在均勻的水平外磁場中,求線圈磁矩與磁場的夾角為θ時,線圈受的轉動力矩.
題6-11圖
解:設微振動時線圈振動角度為 (),則
由轉動定律
即
∴ 振動角頻率
周
8、期
題6-12圖
6-12 一長直導線通有電流,旁邊放一導線ab,其中通有電流,且兩者共面,如題6-12圖所示.求導線ab所受作用力對O點的力矩.
解:在上取,它受力
向上,大小為
對點力矩
方向垂直紙面向外,大小為
題6-13圖
6-13 電子在的勻強磁場中作圓周運動,圓周半徑r=3.0 cm.已知垂直于紙面向外,某時刻電子在A點,速度v向上,如題6-13圖所示.
(1)試畫出這電子運動的軌道;
(2)求這電子速度v的大??;
(3)求這電子的動能.
解:(1)軌跡如圖
9、題6-13圖
(2)∵
∴
(3)
6-14 題6-14圖中的三條線表示三種不同磁介質的-H關系曲線,虛線是關系的曲線,試指出哪一條是表示順磁質?哪一條是表示抗磁質?哪一條是表示鐵磁質?
題6-14圖
答: 曲線Ⅱ是順磁質,曲線Ⅲ是抗磁質,曲線Ⅰ是鐵磁質.
6-15 螺繞環(huán)中心周長L=10 cm,環(huán)上線圈匝數(shù)N=200匝,線圈中通有電流I=100 mA.
(1)當管內是真空時,求管中心的磁場強度H和磁感應強度B0;
(2)若環(huán)內充滿相對磁導率=4200的磁性物質,則管內的和H各是多少?
解: (1)
(2)