题目
真空中10(A)的电流沿轴线方向流过极长的圆柱形导体,在导体横截面上(直径为4(cm)),电流均匀分布,则此磁场中磁感应强度最大的位置在距离轴线 [填空1] (cm)处,最大值为 [填空2] times 10^-6 (T)。
真空中$10\text{A}$的电流沿轴线方向流过极长的圆柱形导体,在导体横截面上(直径为$4\text{cm}$),电流均匀分布,则此磁场中磁感应强度最大的位置在距离轴线 [填空1] $\text{cm}$处,最大值为 [填空2] $\times 10^{-6} \text{T}$。
题目解答
答案
根据安培环路定理,对于半径为 $ r $ 的圆柱形导体(直径 $ d = 4 \, \text{cm} $,即 $ R = 2 \, \text{cm} $),电流 $ I = 10 \, \text{A} $ 均匀分布。
1. 当 $ r < R $ 时,$ B = \frac{\mu_0 I r}{2 \pi R^2} $,$ B $ 随 $ r $ 增大而增大。
2. 当 $ r > R $ 时,$ B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r} $,$ B $ 随 $ r $ 增大而减小。
因此,$ B $ 在 $ r = R = 2 \, \text{cm} $ 处达到最大值。
将 $ I = 10 \, \text{A} $、$ R = 2 \, \text{cm} = 0.02 \, \text{m} $ 代入公式:
\[
B_{\text{max}} = \frac{\mu_0 I}{2 \pi R} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 10}{2 \pi \times 0.02} = \frac{4\pi \times 10^{-6}}{0.04\pi} = 1 \times 10^{-4} \, \text{T} = 100 \times 10^{-6} \, \text{T}
\]
综上,磁感应强度最大的位置在距离轴线 $ 2 \, \text{cm} $ 处,最大值为 $ 100 \times 10^{-6} \, \text{T} $。
答案:
填空1:2
填空2:100