题目
8-48 螺绕环中心周长 =10cm, 环上均匀密绕线圈 N=200 匝,线圈中通有电流 1=-|||-100mA.(1)求管内的磁感应强度B0和磁场强度H0;(2)若管内充满相对磁导率 (mu )_(1)=4200-|||-的磁性物质,则管内的B和H是多少?(3)磁性物质内由导线中电流产生的B0和由磁化电-|||-流产生的B`各是多少?

题目解答
答案

解析
步骤 1:计算磁感应强度B0和磁场强度H0
根据安培环路定理,对于螺绕环,磁感应强度B0和磁场强度H0的关系为:
\[ B_0 = \mu_0 H_0 \]
其中,\(\mu_0\) 是真空磁导率,其值为 \(4\pi \times 10^{-7} \, \text{T}\cdot\text{m/A}\)。磁场强度H0由下式给出:
\[ H_0 = \frac{NI}{l} \]
其中,\(N\) 是线圈匝数,\(I\) 是电流,\(l\) 是螺绕环中心周长。将给定的数值代入,得到:
\[ H_0 = \frac{200 \times 0.1}{0.1} = 200 \, \text{A/m} \]
\[ B_0 = 4\pi \times 10^{-7} \times 200 = 2.5 \times 10^{-4} \, \text{T} \]
步骤 2:计算管内充满磁性物质时的B和H
当管内充满相对磁导率 \(\mu_r = 4200\) 的磁性物质时,磁感应强度B和磁场强度H的关系变为:
\[ B = \mu H \]
其中,\(\mu = \mu_0 \mu_r\) 是磁性物质的磁导率。磁场强度H保持不变,即:
\[ H = H_0 = 200 \, \text{A/m} \]
磁感应强度B为:
\[ B = \mu_0 \mu_r H = 4\pi \times 10^{-7} \times 4200 \times 200 = 1.05 \, \text{T} \]
步骤 3:计算磁性物质内由导线中电流产生的B0和由磁化电流产生的B'
磁性物质内由导线中电流产生的B0与步骤1中计算的B0相同,即:
\[ B_0 = 2.5 \times 10^{-4} \, \text{T} \]
由磁化电流产生的B'为:
\[ B' = B - B_0 = 1.05 - 2.5 \times 10^{-4} = 1.05 \, \text{T} \]
根据安培环路定理,对于螺绕环,磁感应强度B0和磁场强度H0的关系为:
\[ B_0 = \mu_0 H_0 \]
其中,\(\mu_0\) 是真空磁导率,其值为 \(4\pi \times 10^{-7} \, \text{T}\cdot\text{m/A}\)。磁场强度H0由下式给出:
\[ H_0 = \frac{NI}{l} \]
其中,\(N\) 是线圈匝数,\(I\) 是电流,\(l\) 是螺绕环中心周长。将给定的数值代入,得到:
\[ H_0 = \frac{200 \times 0.1}{0.1} = 200 \, \text{A/m} \]
\[ B_0 = 4\pi \times 10^{-7} \times 200 = 2.5 \times 10^{-4} \, \text{T} \]
步骤 2:计算管内充满磁性物质时的B和H
当管内充满相对磁导率 \(\mu_r = 4200\) 的磁性物质时,磁感应强度B和磁场强度H的关系变为:
\[ B = \mu H \]
其中,\(\mu = \mu_0 \mu_r\) 是磁性物质的磁导率。磁场强度H保持不变,即:
\[ H = H_0 = 200 \, \text{A/m} \]
磁感应强度B为:
\[ B = \mu_0 \mu_r H = 4\pi \times 10^{-7} \times 4200 \times 200 = 1.05 \, \text{T} \]
步骤 3:计算磁性物质内由导线中电流产生的B0和由磁化电流产生的B'
磁性物质内由导线中电流产生的B0与步骤1中计算的B0相同,即:
\[ B_0 = 2.5 \times 10^{-4} \, \text{T} \]
由磁化电流产生的B'为:
\[ B' = B - B_0 = 1.05 - 2.5 \times 10^{-4} = 1.05 \, \text{T} \]