大学物理(北邮大)答案习题9

大学物理(北邮大)答案习题9

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1、习题九9-1在同一磁感应线上,各点的数值是否都相等?为何不把作用于运动电荷的磁力方向定义为磁感应强度的方向?解:在同一磁感应线上,各点的数值一般不相等.因为磁场作用于运动电荷的磁力方向不仅与磁感应强度的方向有关,而且与电荷速度方向有关,即磁力方向并不是唯一由磁场决定的,所以不把磁力方向定义为的方向.题9-2图9-2(1)在没有电流的空间区域里,如果磁感应线是平行直线,磁感应强度的大小在沿磁感应线和垂直它的方向上是否可能变化(即磁场是否一定是均匀的)?(2)若存在电流,上述结论是否还对?解:(1)不可能变化,即磁场一

2、定是均匀的.如图作闭合回路可证明∴(2)若存在电流,上述结论不对.如无限大均匀带电平面两侧之磁力线是平行直线,但方向相反,即.9-3用安培环路定理能否求有限长一段载流直导线周围的磁场?答:不能,因为有限长载流直导线周围磁场虽然有轴对称性,但不是稳恒电流,安培环路定理并不适用.9-4在载流长螺线管的情况下,我们导出其内部,外面=0,所以在载流螺线管外面环绕一周(见题9-4图)的环路积分·d=0但从安培环路定理来看,环路L中有电流I穿过,环路积分应为·d=这是为什么?解:我们导出,有一个假设的前提,即每匝电流均垂直于

3、螺线管轴线.这时图中环路上就一定没有电流通过,即也是,与是不矛盾的.但这是导线横截面积为零,螺距为零的理想模型.实际上以上假设并不真实存在,所以使得穿过的电流为第14页共14页,因此实际螺线管若是无限长时,只是的轴向分量为零,而垂直于轴的圆周方向分量,为管外一点到螺线管轴的距离.题9-4图9-5如果一个电子在通过空间某一区域时不偏转,能否肯定这个区域中没有磁场?如果它发生偏转能否肯定那个区域中存在着磁场?解:如果一个电子在通过空间某一区域时不偏转,不能肯定这个区域中没有磁场,也可能存在互相垂直的电场和磁场,电子受的

4、电场力与磁场力抵消所致.如果它发生偏转也不能肯定那个区域存在着磁场,因为仅有电场也可以使电子偏转. 9-6已知磁感应强度Wb·m-2的均匀磁场,方向沿轴正方向,如题9-6图所示.试求:(1)通过图中面的磁通量;(2)通过图中面的磁通量;(3)通过图中面的磁通量.解:如题9-6图所示题9-6图(1)通过面积的磁通是(2)通过面积的磁通量(3)通过面积的磁通量(或曰)题9-7图9-7如题9-7图所示,、为长直导线,为圆心在点的一段圆弧形导线,其半径为.若通以电流,求点的磁感应强度.解:如题9-7图所示,点磁场由、、三

5、部分电流产生.其中第14页共14页产生BC产生,方向垂直向里段产生,方向向里∴,方向向里.9-8在真空中,有两根互相平行的无限长直导线和,相距0.1m,通有方向相反的电流,=20A,=10A,如题9-8图所示.,两点与导线在同一平面内.这两点与导线的距离均为5.0cm.试求,两点处的磁感应强度,以及磁感应强度为零的点的位置.题9-8图解:如题9-8图所示,方向垂直纸面向里(2)设在外侧距离为处则解得题9-9图9-9如题9-9图所示,两根导线沿半径方向引向铁环上的,两点,并在很远处与电源相连.已知圆环的粗细均匀,求

6、环中心的磁感应强度.解:如题9-9图所示,圆心点磁场由直电流和及两段圆弧上电流与所产生,但和在点产生的磁场为零。且第14页共14页.产生方向纸面向外, 产生方向纸面向里∴有9-10在一半径=1.0cm的无限长半圆柱形金属薄片中,自上而下地有电流=5.0A通过,电流分布均匀.如题9-10图所示.试求圆柱轴线任一点处的磁感应强度.题9-10图解:因为金属片无限长,所以圆柱轴线上任一点的磁感应强度方向都在圆柱截面上,取坐标如题9-10图所示,取宽为的一无限长直电流,在轴上点产生与垂直,大小为 ∴∴9-11氢原子处在基态

7、时,它的电子可看作是在半径=0.52×10-8cm的轨道上作匀速圆周运动,速率=2.2×108cm·s-1.求电子在轨道中心所产生的磁感应强度和电子磁矩的值.解:电子在轨道中心产生的磁感应强度第14页共14页如题9-11图,方向垂直向里,大小为电子磁矩在图中也是垂直向里,大小为题9-11图题9-12图9-12两平行长直导线相距=40cm,每根导线载有电流==20A,如题9-12图所示.求:(1)两导线所在平面内与该两导线等距的一点处的磁感应强度;(2)通过图中斜线所示面积的磁通量.(==10cm,=25cm).

8、解:(1)T方向纸面向外(2)取面元9-13一根很长的铜导线载有电流10A,设电流均匀分布.在导线内部作一平面,如题9-13图所示.试计算通过S平面的磁通量(沿导线长度方向取长为1m的一段作计算).铜的磁导率.解:由安培环路定律求距圆导线轴为处的磁感应强度∴题9-13图第14页共14页磁通量9-14设题9-14图中两导线中的电流均为8A,对图示的三条闭

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