設圓柱形導體的半徑為
⑴ 在圓柱體外任取一點
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所以![]()
⑵ 在圓柱體內任取一點
,
與軸線之間的距離為
(
)。以軸線上一點
為圓心、
為半徑過
點作一閉合環路
,繞行方向如圖所示。因為圓柱體內的電流只有一部分
通過環路
。由安培環路定理,得
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圓柱體截面的電流密度為
,環路
所包圍的橫截面面積為
,那么![]()
2、無限長載流螺線管內外的磁場
設無限長載流螺線管通有電流
,單位長度上繞有
匝線圈。應用安培環路定理求得螺線管內外任一點的磁感應強度為![]()
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由此可見,螺線管內任一點的磁感應強度均與軸線上相同,表明管內是均勻磁場;螺線管外磁感應強度處處為零,磁場集中在管內。
3、載流螺繞環內外的磁場
螺繞環就是繞在圓環上的螺線形線圈。設一螺繞環的平均半徑為
,線圈的總匝數為
,通有電流
,并且環上的線圈繞得很密。由電流的對稱性可知,在與螺繞環共軸的圓周上,磁感應強度的大小相等,方向沿圓周的切線方向。
⑴ 在螺繞環內任取一點
,以
為圓心、
為半徑過
點作一閉合環路
,繞行方向如圖所示。由安培環路定理,得
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式中
是螺繞環單位長度內的匝數。
⑵ 在螺繞環外的空間作一圓形閉合環路 ,繞行方向如圖所示。由安培環路定理,得并使它與螺繞環共軸,則穿過它的總電流為零,因而
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所以,對于繞得很密的細螺繞環來說,它的磁場幾乎全部集中在螺繞環的內部,外部的磁場很弱。環內的磁感應線是與螺繞環共軸的圓,在同一條磁感應線上,
的大小處處相等,方向遵從右手定則。如果螺繞環的半徑趨于無窮大,而單位長度的匝數
和線圈的半徑不變,則環內的磁場是均勻的。從物理實質上來說,這樣的螺繞環就是無限長螺線管。這就證明了無限長螺線管內部磁場是均勻的,而外部磁場為零。


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