题目
一根介质棒沿其轴线方向被均匀磁化,其直径为 1.00 , (cm),长为 20.0 , (cm),磁化强度为 100 , (A) cdot (m)^-1。若棒内磁感应强度的大小为 1.50 times 10^-3 , (T),试求:(1) 磁棒的磁矩及棒表面的磁化电流密度;(2) 棒内磁场强度的大小;(3) 该磁介质的相对磁导率。
一根介质棒沿其轴线方向被均匀磁化,其直径为 $1.00 \, \text{cm}$,长为 $20.0 \, \text{cm}$,磁化强度为 $100 \, \text{A} \cdot \text{m}^{-1}$。若棒内磁感应强度的大小为 $1.50 \times 10^{-3} \, \text{T}$,试求: (1) 磁棒的磁矩及棒表面的磁化电流密度; (2) 棒内磁场强度的大小; (3) 该磁介质的相对磁导率。
题目解答
答案
1. 磁棒的体积为 $ V = \pi r^2 L = 1.57 \times 10^{-5} \, \text{m}^3 $,磁矩为:
\[
m = M V = 100 \times 1.57 \times 10^{-5} = 1.57 \times 10^{-3} \, \text{A·m}^2
\]
表面磁化电流密度为 $ K_m = M = 100 \, \text{A/m} $。
2. 根据 $ B = \mu_0 (H + M) $,可得:
\[
H = \frac{B}{\mu_0} - M = \frac{1.50 \times 10^{-3}}{4\pi \times 10^{-7}} - 100 \approx 1093.7 \, \text{A/m}
\]
即 $ H \approx 1.09 \times 10^3 \, \text{A/m} $。
3. 相对磁导率为:
\[
\mu_r = 1 + \frac{M}{H} = 1 + \frac{100}{1093.7} \approx 1.09
\]
或 $ \mu_r = \frac{B}{\mu_0 H} = \frac{1.50 \times 10^{-3}}{4\pi \times 10^{-7} \times 1093.7} \approx 1.09 $。
答案:
1. 磁矩 $ m = 1.57 \times 10^{-3} \, \text{A·m}^2 $,$ K_m = 100 \, \text{A/m} $。
2. $ H \approx 1.09 \times 10^3 \, \text{A/m} $。
3. $ \mu_r \approx 1.09 $。