中国石油大学物理答案16章习题详细答案03

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1、习题1616-3.有一沿轴向磁化的介质棒，直径为25mm,长为75mm,其总磁矩为1.2xl04A-m2o试求棒中的磁化强度和棒侧表面上的磁化电流的面密度。［解］根据磁化强度的定义M二孕^可得M==12X1^4=3.3x10*A/m兀・—xW3X75X10-3I2丿磁化面电流密度设为j，,j'=Mcos&由于M〃表面，因此/=A/=3.3xl08Am116-4.如习题16-4图所示，将一直径为10cm的薄铁圆盘放在B(尸0.40x10打的均匀磁场中，使磁力线垂直于盘面。已知盘屮心的磁感应强度Bc=0」0T,假设盘被均匀磁化，磁化面电流可视为沿盘

2、边缘流动的一圆电流。试求：(1)磁化面电流的大小；(2)盘轴线上距盘中心0.40m处的磁感应强度的大小。［解］(1)圆盘中心处的磁感应强度3。可看成是沿盘边缘流动的圆电流(磁化面电流产生)。由载流圆线圈在圆心处磁感应强度公式，有B*c2R所以磁化面电流r=/s=—-2/?Bc=—-—x2x—x0.1=7.96x103As“()c4^-xW72(2)在轴线上产生的磁感应强度B®=皿•—兰—.兰b2(/+/严2(，+/严虻r3a0气3=-Be=———~x0」T=1.9x10_4T(/+/严。(0.052+0.42严所以B=+=1.9xl0-4+0.

3、4X10-4=2.3x10_4T16-5.螺绕环中心周长为10cm,环上均匀密绕线圈200匝，线圈中通有电流0.10A。试求:(1)若管内充满相对磁导率为“尸4200的介质，则管内的H和Bf各是多少？(2)磁介质屮由导线屮的传导电流产生的和市磁化电流产生的F各是多少？［解］⑴由jHdl=nI得200x0」00.1200A-mIB=juH=H=4^x10_7x4200x200=1.055T⑵=//0//=4^xl0'7x200=8^-x10_5T3'=B—Bo=1.()55T16-6在均匀密绕的螺绕环导线内通有电流20A,环上线圈400匝，细环的

4、平均周长是40cm,测得环内磁感应强度是l.OTo求：(1)磁场强度；(2)磁化强度；(3)磁化率;(4)磁化面电流的大小和相对磁导率。［解］(1)螺绕坏内磁场强度由•dl=nl得=400x20=2axea.口40x10—2(2)螺绕坏内介质的磁化强度由H=--M得AoM=--H=—-2xl0-4=7.76xl05/4-nT,Ao4龙Xi。"(1)磁介质的磁化率由M=zmH得ZmM二7.76x10'H~2X104(2)环状磁介质表面磁化面电流密度7==7.76x105A・m"总磁化面电流r=^MdL=j・L=7.76x10’x0.4=3」xl0

5、U相对磁导率=^7=1+Zm=1+38.8=39.816-7.一绝对磁导率为的无限长圆柱形直导线，半径为川，其中均匀地通有电流人导线外包一层绝对磁导率为他的圆筒形不导电磁介质，外半径为&，如习题16・7图所示。试求磁场强度和磁感应强度的分布，并画illH-r,从厂曲线。R■■IM•Ai导体习题16-7图［解］将安培环路定理•dl=工/应用于半径为r的同心圆周当0WrWR时，有Jr所以H严莎当&R、时，有H「5=I所以H2=——2/rr在磁介质内部R0WR,时，B、=27TT在磁介质外部&凡时，B：=〃。弘=2m'各区域屮磁场强度与磁感应强度

6、的方向均与导体圆柱屮电流的方向成右手螺旋关系。aWI本图中假设//］>“?B-r曲线2兀R、°&讯厂曲线16-8.同轴电缆由两同心导体组成，内层是半径为川的导体圆柱，外层是半径分别为忌和心的导体圆筒（如习题16・8图所示）。两导体内电流都是/而方向相反，电流均匀分布在横截面上。导体相对磁导率“，两导体间充满相对磁导率为“r?的不导电磁介质，求B在各区域分布。［解］由于电流和磁介质分布的对称性，在电缆的垂直截面上，取半径为厂，中心在轴线上的圆周为安培回路。将安培环路定理何朮辽1应用于介质屮，有习题16-8图心时,阿炜心Ir2所以R

7、=——B=PoPt2H="o坨■2/rrR2/?3时，£h-JZ=O,H=0,B=0各区域中磁感应强度的方向与内层导体圆柱中电流方向成右手螺旋关系。16-9.一个利用空气间隙获得强磁场的电磁铁如习题16-10图所示。铁芯中心线的长度Zi=500mm,空气隙长度/2=20mm,铁芯是相对磁导率“尸5000的硅钢。要在空气隙中得到B=0.30T的磁场，求绕在铁芯上的线圈的安匝数N1。壬H・d心』H]d/+j//2dl=Nl所以因此0.30x500x10-0

8、.30X20X10-=4.79x103安匝4^x10'7x50004^x10'7