Консультация № 185148
11.01.2012, 18:20
53.11 руб.
0 2 2
Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:

Магнитная индукция в центре кругового тока радиусом 11 сантиметров равна 5 мТл.
Найти напряжённость магнитного поля на оси витка на расстоянии 10 сантиметров от его плоскости.

Обсуждение

давно
Модератор
156417
2175
11.01.2012, 19:21
общий
это ответ
Здравствуйте, sir Henry!
Выведем выражение индукции на оси кругового витка с током I радиусом r на расстоянии h от его центра.

Согласно закону Био — Савара — Лапласа каждый фрагмент кольца длиной dl создаёт в рассматриваемой точке индукцию
dB=([$956$]0/4[$960$])[$183$]I[$183$]dl/R2=([$956$]0/4[$960$])[$183$]I[$183$]dl/(r2+h2)
направление вектора индукции точечного участка перпендикулярно направлению тока и радиус-вектору, опущенному из рассматриваемой точки на данный точечный участок кольца.
Обратим внимание, что вертикальные составляющие индукции, создаваемой всеми точечными участками кольца равны, а горизонтальные составляющие от любых двух диаметрально противоположных участков компенсируются.
Вертикальная составляющая
dBz=dB[$183$]sin[$966$]=dB[$183$]r/R=dB[$183$]r/[$8730$](r2+h2)=([$956$]0/4[$960$])[$183$]I[$183$]r[$183$]dl/(r2+h2)1.5
Интегрируем по всему кольцу (l=2[$960$]r)
B=l[$8747$]dBz=([$956$]0/4[$960$])[$183$]I[$183$]r[$183$]l/(r2+h2)1.5=
=([$956$]0/2)[$183$]I[$183$]r2/(r2+h2)1.5

Формула получена. Из неё можно, например, выразить ток, а затем найти индукцию в искомой точке.
Поступим проще: выразим отношение индукции в двух точках имеющх разную координату h
B1/B0=(r2+h02)1.5/(r2+h12)1.5

B1=B0(r2+h02)1.5/(r2+h12)1.5=
=5 мТл[$183$]((11см)2+02)1.5/((11см)2+(10см)2)1.5=5 мТл[$183$]0,405=2,03 мТл=2,03[$183$]10-3 Тл

Напряжённость магнитного поля связана с индукцией отношением
H=B/[$956$]0
H1=B1/[$956$]0=2,03[$183$]10-3Тл/(4[$960$][$183$]10-7 Гн/м)=1,62[$183$]103 А/м=1,62 кА/м
5
давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
11.01.2012, 20:10
общий
это ответ
Здравствуйте, sir Henry!

Дано: Ba = 0 = 5 мТл = 5 [$183$] 10-3 Тл, R = 11 см = 1,1 [$183$] 10-1 м, a = 10 см = 1 [$183$] 10-1 м.
Определить: Ha = 0,1.

Решение.

Имеем
Ba = 0 = [$956$][$956$]0I/(2R) [$8658$] I = 2RBa = 0/([$956$][$956$]0),
I = 2 [$183$] 1,1 [$183$] 10-1 [$183$] 5 [$183$] 10-3/(1 [$183$] 4п [$183$] 10-7) = 2750/п (А) - ток в контуре.

Находим искомую напряжённость магнитного поля:
Ha = R2I/(2(R2 + a2)3/2),
Ha = 0,1 = (1,1 [$183$] 10-1)2 [$183$] (2750/п)/(2 [$183$] ((1,1 [$183$] 10-1)2 + (1 [$183$] 10-1)2)3/2) [$8776$] 1,6 [$183$] 103 (А/м).

Ответ: 1,6 [$183$] 103 А/м.

Использованные формулы приводятся, например, здесь (задачи 11.17, 11.18).

С уважением.
5
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа