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作业选解
04-13-08
安培环路定理的应用

    
    在静电场中,可以利用静电场的高斯定理,方便地计算出某些带电体周围的电场强度分布。在稳恒磁场中,同样可以利用安培环路定理,方便地计算出某些载流体周围的磁感应强度分布。











       ----安培环路定理
    利用安培环路定理求磁场的前提条件:如果在某个载流导体的稳恒磁场中,可以找到一条闭合环路l,该环路上的磁感强度B大小处处相等,B的方向和环路的绕行方向也处处同向,这样利用安培环路定理求磁感强度B的问题,就转化为求环路长度,以及求环路所包围的电流代数和的问题,即
 

  
(1)
    利用安培环路定理求磁场的适用范围:在磁场中能否找到上述的环路,取决于该磁场分布的对称性,而磁场分布的对称性又来源于电流分布的对称性。因此,只有下述几种电流的磁场,才能够利用安培环路定理求解。
  1.电流的分布具有无限长轴对称性
  2.电流的分布具有无限大面对称性
  3.各种圆环形均匀密绕螺绕环
    利用安培环路定理求磁场的基本步骤
  1.首先用磁场叠加原理对载流体的磁场作对称性分析;
  2.根据磁场的对称性和特征,选择适当形状的环路
  3.利用公式(1)求磁感强度。
见问题讨论1



      长直载流螺线管内的磁场
  用磁场叠加原理作对称性分析,可知一个均匀密绕的长直载流螺线管内部,磁感强度B的分布如下图所示。

      利用安培环路定理可以解得 螺线管内的磁感强度为
 

  
(2)
    均匀密绕螺绕环的磁场
对于如图所示的均匀密绕螺绕环,由于整个电流的分布具有中心轴对称性,因而磁场的分布也应具有轴对称性,因此,利用安培环路定理可以解得均匀密绕螺绕环内部的磁场分布
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   (
(3)
     无限大均匀载流平面的磁场
      对四周都是无限大的载流平面产生的磁场,同样可以通过对称性分析利用安培环路定理解得磁场的分布。如果无限大载流平面上的电流密度是j,那么它在周围空间产生的磁场是一个均匀磁场,其表达式是
 

  
(4)
见问题讨论2