题目
两个共轴的长直螺线管长为L,半径分别为R1和R2,设R2>R1;匝数分别为N1和N2.求两螺线管的互感系数.
两个共轴的长直螺线管长为L,半径分别为R1和R2,设R2>R1;匝数分别为N1和N2.求两螺线管的互感系数.
题目解答
答案


解析
步骤 1:计算大螺线管产生的磁感应强度
大螺线管中通以电流I_2,在轴线上产生的磁感应强度为 $B=\mu_0 N_2 I_2 / L$,其中$\mu_0$是真空磁导率,$N_2$是大螺线管的匝数,$I_2$是通过大螺线管的电流,$L$是螺线管的长度。
步骤 2:计算小螺线管的面积
小螺线管的面积为 $S=\pi R_1^2$,其中$R_1$是小螺线管的半径。
步骤 3:计算磁通量
大螺线圈通过一匝小螺线管的磁通量为 $\Phi = B S = \pi \mu_0 N_2 I_2 R_1^2 / L$。
步骤 4:计算全磁通量
在小线圈中产生的全磁通为 ${\Phi}_{12} = N_1 \Phi = \pi \mu_0 N_1 N_2 I_2 R_1^2 / L$,其中$N_1$是小螺线管的匝数。
步骤 5:计算互感系数
互感系数为 $M = {\Phi}_{12} / I_2 = \pi \mu_0 N_1 N_2 R_1^2 / L$。
大螺线管中通以电流I_2,在轴线上产生的磁感应强度为 $B=\mu_0 N_2 I_2 / L$,其中$\mu_0$是真空磁导率,$N_2$是大螺线管的匝数,$I_2$是通过大螺线管的电流,$L$是螺线管的长度。
步骤 2:计算小螺线管的面积
小螺线管的面积为 $S=\pi R_1^2$,其中$R_1$是小螺线管的半径。
步骤 3:计算磁通量
大螺线圈通过一匝小螺线管的磁通量为 $\Phi = B S = \pi \mu_0 N_2 I_2 R_1^2 / L$。
步骤 4:计算全磁通量
在小线圈中产生的全磁通为 ${\Phi}_{12} = N_1 \Phi = \pi \mu_0 N_1 N_2 I_2 R_1^2 / L$,其中$N_1$是小螺线管的匝数。
步骤 5:计算互感系数
互感系数为 $M = {\Phi}_{12} / I_2 = \pi \mu_0 N_1 N_2 R_1^2 / L$。