一条导线通有电流I平行至于空气与铁的分界面处分界面为无线大平面,并设铁的磁导率为u1.求距导线x处空气中的h1,距导线x处铁中的h2
时间: 2023-06-18 13:04:26 浏览: 149
降低用电流传感器和铁磁芯进行大电流测量时的涡流影响
根据安培环路定理,我们可以得到:
$$
\oint_L \vec{H} \cdot d\vec{l} = I_{enclosed}
$$
其中,$L$ 表示任意封闭回路,$I_{enclosed}$ 表示被回路所包围的电流。在这个问题中,我们可以假设一个圆形回路,它的圆心在导线上,半径为 $r$。由于导线的电流是平行于分界面的,因此在计算回路积分时只需要考虑导线周围的一部分回路,如下图所示:
![image.png](https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/ed0gh3j6.png)
根据图中的几何关系,可以得到:
$$
\oint_L \vec{H} \cdot d\vec{l} = H_1 \cdot 2\pi r + H_2 \cdot 2\pi r = I
$$
其中,$H_1$ 和 $H_2$ 分别表示导线所在的空气区域和铁区域的磁场强度,$I$ 表示导线的电流。由于回路积分只涉及到径向的磁场分量,因此可以将磁场强度表示为:
$$
H_1 = \frac{I}{2\pi r} \qquad H_2 = \frac{I}{2\pi r} \cdot \frac{1}{u_1}
$$
接下来,根据比奥-萨伐尔定律,可以得到:
$$
H_1 = \frac{I}{2\pi r} = \frac{B_0}{\mu_0} \qquad H_2 = \frac{I}{2\pi r} \cdot \frac{1}{u_1} = \frac{B_0}{\mu_0 u_1}
$$
其中,$B_0$ 表示导线周围的磁感应强度,$\mu_0$ 表示真空中的磁导率。因此,我们可以得到:
$$
B_0 = \mu_0 H_1 = \frac{\mu_0 I}{2\pi r} \qquad B_1 = \mu_0 u_1 H_2 = \frac{\mu_0 u_1 I}{2\pi r}
$$
接下来,可以根据毕奥-萨伐尔定律求出导线周围的磁场强度,然后根据磁场强度和铁的磁导率求出铁中的磁感应强度。最后,根据磁感应强度和空气中的磁导率求出空气中的磁场强度。因此,我们可以得到:
$$
H_1 = \frac{B_0}{\mu_0} = \frac{I}{2\pi r} \\
B_1 = \mu_0 u_1 H_2 = \frac{\mu_0 u_1 I}{2\pi r} \\
H_2 = \frac{B_1}{\mu_0 u_1} = \frac{I}{2\pi r u_1} \\
B_0 = B_1 \\
H_1 = H_2
$$
最终,我们可以得到:
$$
h_1 = \frac{B_0}{\mu_0} = \frac{I}{2\pi r \mu_0} \\
h_2 = \frac{B_1}{\mu_0 u_1} = \frac{I}{2\pi r \mu_0 u_1}
$$
其中,$h_1$ 表示空气中的磁场强度,$h_2$ 表示铁中的磁场强度。
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