第四章 恒定磁场

Bp
0 Ia2 2(z 2 a 2 )3
2
ez
ae
ez
4 107 1 0.012 2(0.012 0.012 )3 2
从本题的计算结果可以看出，磁感应强度的单位使用国际单位制，特斯拉
（T）是比较大的单位，有时也采用非标准制，以高斯（G）作为单位，特斯拉
和高斯的转换关系为：1T
0.222G。
第四章 恒定磁场
习题 4.1
如图所示，真空中有一半径 a 0.01m ，通过电流 I 1A 的圆形载流线圈， 计算圆形载流线轴线上距离线圈圆心 d 0.01m 处的磁感应强度。
P d
o
I
图 4.1.1 题 4.1 图
a
题意分析：
相对于圆环载流线圈来说，位于圆环线圈的中心轴线上场点，具有圆柱对 称特性，应以圆环线圈的中心与场点 P 的连线为 Z 轴，建立圆柱坐标系。本题 的计算思路是：直接采用磁感应强度的毕奥-沙伐定律，先写出场点、源点和元
r'
Iade
zez
R z2 a2
（4.1.3） 根据毕奥-沙伐定律，元电流段产生的磁感应强度为：
ae
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
)
0
Iad
(
4 (z 2 a 2 )3 2
0 Ia2 2(z 2 a 2 )3 2
=104G。所以本题若用高斯作为单位，结果为
习题 4.2
如图 4.2.1 所示长直同轴电缆通以直流电流 I，求磁感应强度的分布。
I I
（a）长直同轴导线示意图 （b）横截面图
图 4.2.1
题意分析：
载流同轴电缆产生的磁感应强度 B 相对于电缆轴心呈现轴对称特性。建立 圆柱坐标系，将坐标原点选择在同轴电缆内导体的轴心线上，并以内导线的轴 心线为 z 轴。又由于是长直电缆，不考虑磁场分布的边缘效应，所以磁感应强
电流段 Idl 的表达式，再根据毕奥-沙伐定律，写出该元电流段产生的磁感应强
度 dB ，最后对 dB 进行积分，就可得到计算结果。
Idl
解： 建立如图 4.1.2 所示圆柱坐标系，在圆形环路上取一元电流段，其表达式为：
（4.1.1）
该微元段到场点 P 的距离为：
（4.1.2） 其模为
R
Idl
r
R
r'
d
z
o
r
P
I
图 4.1.2 解题用坐标系图
dB
0(ຫໍສະໝຸດ Idl4R 2er
)
0
4
Iade
(
zez
(z2 a2)3 2
（4.1.4） 根据磁场分布的对称性，圆形载流线圈轴线上的磁感应强度只具有 z 方向 分量，所以：
B
dBz
0 4
2
0
Ia 2 d (z2 a2)3 2
（4.1.5） 将 a 0.01m ， z 0.01m ， I 1A 代入上式得到场点 P 处的磁感应强度为：
度 B 的分布与 和 z 轴坐标无关，即同轴电缆任意横截面上场量的分布均相同。 故只需分析同轴电缆横截面上的磁感应强度分布即可。
解：
取横截面圆心在原点，半径为 的圆周为积分路径，显然磁感应强度 B 仅 有 e 方向分量，应用安培环路定律可得： （1）当 0 R1 时：
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。