那用H沿环路积分怎么推导长直螺线管中B=unl
时间: 2024-04-05 18:31:57 浏览: 45
电源技术中的全新双路集成电磁螺线管驱动器(飞兆)
长直螺线管中的磁场强度可以表示为:
$H=\frac{I}{2\pi r}$
其中,I是电流强度,r是距离螺线管轴线的径向距离。
根据安培环路定理,我们可以得到:
$\oint H\cdot dl=NI$
其中,N是螺线管的匝数,l是环路的长度。
对于一个长直螺线管,我们可以选择一个环路,它沿着螺线管的轴线绕一圈。在这个环路上,H的方向与环路的切线方向相同,因此,$\oint H\cdot dl$等于H与环路长度l的乘积,即:
$\oint H\cdot dl=Hl$
将上面两个式子联立,可以得到:
$Hl=NI$
将H的表达式代入上式,可以得到:
$\frac{I}{2\pi r}\cdot 2\pi R=N I$
其中,R是螺线管的半径。解出I,可以得到:
$I=\frac{N}{\pi R}H$
根据比奥萨伐尔定律,磁感应强度B与磁场强度H的关系为:
$B=\mu_0\cdot H$
其中, $\mu_0$是真空中的磁导率。
将上面求得的I代入上式,并考虑到螺线管的长度为l,可以得到:
$B=\mu_0\cdot\frac{N}{\pi R}H=\frac{\mu_0 N I}{\pi R}=\frac{\mu_0 N}{\pi R}\cdot\frac{N}{2\pi r}$
化简上式,可以得到:
$B=\frac{\mu_0 N^2}{2\pi^2 R}\cdot\frac{1}{r}$
因此,长直螺线管中的磁感应强度为:
$B=\frac{\mu_0 N^2}{2\pi^2 R}\cdot\frac{l}{n}$
其中,n是单位长度上的匝数。由于长直螺线管的长度远远大于其半径,因此可以将n近似为无穷大,从而得到:
$B=\frac{\mu_0 N^2}{2\pi R}=\mu_0\cdot n\cdot I\cdot l$
因此,我们得到了长直螺线管中磁感应强度的表达式:$B=\mu_0\cdot n\cdot I\cdot l$,即$B=unl$,其中u是真空磁导率,n是单位长度上的匝数,l是螺线管的长度。
阅读全文