题目
无限长均匀密绕的直螺管线圈内通以电流 I,螺线管内部充满磁导率为 mu 的各向同性的均匀磁介质,沿螺线管轴线单位长度内绕有 n 匝导线,则螺线管内部磁感应强度的大小为 _______,内部磁场的能量密度为 _______。
无限长均匀密绕的直螺管线圈内通以电流 $I$,螺线管内部充满磁导率为 $\mu$ 的各向同性的均匀磁介质,沿螺线管轴线单位长度内绕有 $n$ 匝导线,则螺线管内部磁感应强度的大小为 _______,内部磁场的能量密度为 _______。
题目解答
答案
根据题目,无限长直螺线管内部的磁感应强度 $ B $ 可由公式 $ B = \mu n I $ 计算,其中 $ \mu $ 是磁导率,$ n $ 是单位长度匝数,$ I $ 是电流。
内部磁场的能量密度 $ w $ 可通过公式 $ w = \frac{1}{2} \frac{B^2}{\mu} $ 计算。将 $ B = \mu n I $ 代入,得:
\[
w = \frac{1}{2} \frac{(\mu n I)^2}{\mu} = \frac{1}{2} \mu n^2 I^2
\]
综上,螺线管内部磁感应强度的大小为 $ B = \mu n I $,内部磁场的能量密度为 $ w = \frac{1}{2} \mu n^2 I^2 $。
答案:
磁感应强度:$ B = \mu n I $
能量密度:$ w = \frac{1}{2} \mu n^2 I^2 $