题目
有一同轴电缆,其尺寸如图所示,它的内外两导体中的电流均为I,且在横截面上均匀分布,但二者电流的流向正相反,则(1) 在r < R1处磁感强度大小为____.(2) 在r > R3处磁感强度大小为____.
有一同轴电缆,其尺寸如图所示,它的内外两导体中的电流均为I,且在横截面上均匀分布,但二者电流的流向正相反,则
(1) 在r < R1处磁感强度大小为____.
(2) 在r > R3处磁感强度大小为____.

题目解答
答案
答案:
第一空:  
第二空: 0
解析
本题考察安培环路定理在同轴电缆磁场中的应用,需结合电流分布特点分析不同区域的磁场。
关键点:  
- 电流分布:内外导体电流大小相等、方向相反,且电流在横截面上均匀分布。
- 对称性:磁场具有圆柱对称性,安培环路可选同心圆。
- 分区域讨论:根据半径范围确定环路包围的电流,进而计算磁感强度。
第(1)题
区域:$r < R_1$(内导体内部)
- 确定环路包围的电流
 内导体电流密度为 $J = \frac{I}{\pi R_1^2}$,半径$r$处电流为
 $I_{\text{enc}} = J \cdot \pi r^2 = \frac{I}{\pi R_1^2} \cdot \pi r^2 = \frac{I r^2}{R_1^2}.$
- 应用安培环路定理
 磁场大小恒定,方向沿环路切线方向,有
 $B \cdot 2\pi r = \mu_0 I_{\text{enc}}.$
 代入$I_{\text{enc}}$得
 $B = \frac{\mu_0 I r}{2\pi R_1^2}.$
第(2)题
区域:$r > R_3$(外导体外部)
- 确定环路包围的电流
 内导体电流$I$与外导体电流$-I$方向相反,总电流为
 $I_{\text{总}} = I + (-I) = 0.$
- 应用安培环路定理
 总电流为零,故
 $B \cdot 2\pi r = \mu_0 \cdot 0 \implies B = 0.$