题目
螺绕环中心周长l=10cm,环上均匀密绕线圈N=200匝,线圈中通有电流I=0.10A,管内充满相对磁导率μ1=4200的磁介质,则管内磁场强度大小为 ,磁感应强度的大小为 .
螺绕环中心周长l=10cm,环上均匀密绕线圈N=200匝,线圈中通有电流I=0.10A,管内充满相对磁导率μ1=4200的磁介质,则管内磁场强度大小为 ,磁感应强度的大小为 .
题目解答
答案
200A/m;1.06T
解析
考查要点:本题主要考查螺绕环磁场的计算,涉及磁场强度和磁感应强度的公式应用,以及磁介质对磁场的影响。
解题核心思路:
- 磁场强度的计算:利用螺绕环磁场公式 $H = \frac{NI}{l}$,其中 $N$ 为匝数,$I$ 为电流,$l$ 为环的平均周长。
- 磁感应强度的计算:结合磁介质的磁导率 $\mu = \mu_0 \mu_r$,通过公式 $B = \mu H$ 计算。
破题关键点:
- 单位统一:周长 $l$ 需转换为国际单位(米)。
- 磁导率的计算:正确代入真空磁导率 $\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7} \, \text{T·m/A}$ 和相对磁导率 $\mu_r$。
1. 计算磁场强度 $H$
根据螺绕环磁场公式:
$H = \frac{NI}{l}$
代入已知数据:
- 匝数 $N = 200$
- 电流 $I = 0.10 \, \text{A}$
- 周长 $l = 10 \, \text{cm} = 0.1 \, \text{m}$
计算得:
$H = \frac{200 \times 0.10}{0.1} = 200 \, \text{A/m}$
2. 计算磁感应强度 $B$
磁介质存在时,磁感应强度为:
$B = \mu H = \mu_0 \mu_r H$
其中:
- $\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7} \, \text{T·m/A}$
- 相对磁导率 $\mu_r = 4200$
- $H = 200 \, \text{A/m}$
代入计算:
$B = (4\pi \times 10^{-7}) \times 4200 \times 200$
分步计算:
- $4\pi \times 10^{-7} \approx 12.566 \times 10^{-7}$
- $12.566 \times 10^{-7} \times 4200 \approx 0.005277$
- $0.005277 \times 200 \approx 1.055 \, \text{T}$
最终结果保留三位有效数,得 $B \approx 1.06 \, \text{T}$。