4.39 解:(a)根据毕萨定律:
对于导线2部分,P点在其延长线上,
,
所以导线2在P点的磁感应强度为0。
根据例4.19的结论:
对于导线1:
,
,
,方向垂直纸面向外。
(b)对于导线1、3,可视为半无限长载流导线,在P点
的磁感应强度分别为:
,方向均垂直纸面向里。
对于导线2,根据例4.20的结果:载流圆弧在圆心处的
磁感应强度为,
。导线2在圆心处的磁感
应强度为
,方向均垂直纸面向里。
磁场叠加:
,方向垂直纸面向里。
(c)根据毕萨定律:
对于导线1、3部分,P点在其延长线上,
,
所以导线1、3在P点的磁感应强度为0。
对于导线2,根据例4.20的结果:载流圆弧在圆心处的
磁感应强度为,
。导线2在圆心处的磁
感应强度为,
,方向垂直纸面向里。
4.41 解:据毕萨定律:
对于导线A、B部分,P点在其延长线上,
,
所以导线A、B在P点的磁感应强度为0。
两段圆弧可以看做一个并联电路。设导线1对应弧度θ1,
导线2对应弧度θ2,θ1+θ2=2π。电阻之比为:
,
电流之比:
。
导线1在圆心处的磁感应强度为:
,方向垂直纸面向里。
导线2在圆心处的磁感应强度为:
,方向垂直纸面向外。
所以在圆心处的全磁感应强度为0。
4.42 解:根据无限长载流导线的磁场分布公式
导线1在两导线中点处的磁感应强度为
,方向垂直纸面向外
导线2在两导线中点处的磁感应强度为
,方向垂直纸面向外
合磁感应强度为:
,方向垂直纸面向外
在矩形中取一个小的面积元,
,在这个小面积上导线1产生的B是相等的。
,求磁通量:
同理可得导线2对这一矩形的磁通量:
因为
,并且磁场方向一致,
4.43 解:利用安培环路定理:
,本题为一圆柱体。
当
时,
当
时,
无限长载流圆柱的磁场分布为:
求一段圆柱内环绕中心的磁通量,就是求圆柱内
通过阴影部分的磁通量
根据上一问的结果,在圆柱内:
在小面积元
上磁感应强度相同,磁通量为:
4.47 解:粒子运动受到的洛仑兹力等于向心力
,可得粒子动量为:
代入数据:
4.48 解:这是一个细导线闭合回路,设电流方向为顺时针
圆弧在圆心处:
方向垂直纸面向里
电流元
在圆心处受力:
,即:
单位长度导线所受的力:
4.49 解:设磁场垂直纸面向里
取直径把导线圆环分成任意两个半圆弧
分析右边圆弧的受力情况
电流元受力:
各个电流元受力的方向不同,需要进行力的分解
对称性质分析,在y方向上合力为0。
沿x轴正方向。
同理可分析左边半圆弧的受力,大小相等,方向相反,导线圆环所受合力为0。
所受张力?
4.52 解:分析过没介质时螺绕环的磁场分布。
现在是有介质的情况,用H的环路定理
本题中,取磁场线为闭合路径,磁场强度为:
代入数据:
磁感应强度为:
,代入数据:
求传导电流产生的磁感应强度,利用稳恒磁场的安培环路定理
,可得:
由
,磁化电流产生的磁场为:
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