电磁场与电磁波研究性论文(磁场力研究)

1、磁场力研究摘 要：本文研究了一个长直螺线管磁感应强度的分布情况，通过详细分析安培环路定律的 适用条件和利用介质分界面上的边界条件，解决出现的问题。关键词：螺线管；安培环路定律；介质分界面；磁感应强度；磁场力；传导电流；条件一问题提出长肓螺线管单位长度上均匀密绕着m匝线圈，通流i,铁芯磁导率为“，截面积为s, 求作用在铁芯截面上的力。下列解答是否正确？问题出在哪？试给出正确解答。 解：空螺线管内磁场均匀，为h = nlwm=h2sx = 0n2i2sx假设铁心沿轴向方向虚位移axawm=-)n2l2sax二问题分析和解决木题解答时有两个问题需要改正，分别为安培环路定律的适用问题和介质分界面上的边

2、 界条件问题，卜-面就这两个问题进行分析和解决。安培环路定律的适用条件磁介质中的安培环路定律为：在介质中磁场强度沿任意回路的环量等于该回路所包围的 传导电流的代数和。表达式为 dl= i闭合illi线厶怎样才算是围绕了电流？所谓被闭合1111线l所围绕的电流，是指穿过以厶为边界的任一训而的电流。在图一中画出以厶 为边界的三个任意illi面si、s、s2对其小任何一个illi面都 是相同的，都等于/,这样的电流/才能算是闭合曲线厶所围绕的电流。对于有限长载流导线ab,以同一个闭合曲线厶所张的曲而s闲0,在图二屮儿丿心0就有不同的结论。(-)山此可见，対于有限长载流导线，闭合曲线厶所围绕的电流是

3、不确定的。因而，有限长载流导线中的电流不能算作闭合曲线厶所 围绕的电流。综上所述，安培环路定律的适用条件是1.传导电流必须是闭合电流或延伸至无穷远，对于电流元和一段电流安培环路定律不成立。2该定律只是说明b （或h）变量的环流值与闭合路径围绕的电流有关，而并非b （或h） 的值只与所围绕的电流有关。应当强调指出，任一点的b （或h）是由空间全部电流产生的。求解条件：磁场分布（电流分布）具有某些对称性，以便可以找到恰当的安培环路厶, 使积分简便，顺利求解出磁场。在木题中，螺线管和诙芯的长度没有明确规定，如果螺线管长度卜刃（螺线管点径）， 则可视为无限长，管内的磁感强度的方向处处与管轴平行，且同种

4、介质屮大小相等，管外贴 近管壁处的磁场强度可视为零，这种条件下就可利用安培环路定律计算。如果/不够长，那 管外存在不可忽视的磁场强度，用安培环路定律计算时会很复杂，此时不适合用该定律。 恒定磁场的边界条件法向边界条件该式表明，磁感应强度b的法向分量连续切向边界条件nx（h-h2） = js该式表明，磁场强度的切向分量的差值等于分界血上与磁场垂直的血电流密度。一般, 介质分界面上没有口由电流，所以hu = h2i对于本例，螺线管中3连续分布，且在铁芯屮的值远大于空气中的值；h在分界面上不 连续，在无穷远处趋于相等。正确解答过程认为木题中的螺线管和铁芯足够氏，忽略边缘效应，利用安培环路定律算出螺线

5、管内的 磁场强度和磁感应强度分别为hs) hq = nlb(oo) f b()=h (-00) -= nlb(-oo) -> bp = /jnl在介质分界面上：b连续分布，且在铁芯中的值远人于空气中的值；h在分界面上不连 续，在无穷远处趋r相等。在螺线管中取一段| x |足够长的体积计算磁场总能屋，假设铁心沿轴向方向虚位移ax, 则铁芯在该段长度的螺线管屮的体积增加了 ays,空气体积减少了心s,磁能增量为铁芯截面上受到的磁场力为八警弓j闾)s三.结论对于这种密绕电流的长直螺线管的磁场分析，将具长度和磁感应强度理想化后，计算会 相对方便。对于较短的螺线管，川何种方法可以较简便的计算其周围的磁感应强度是一个冃 前需耍解决的问题。参考文献丁士连,沈涛.安培环路定律的适用条件j.夭津师大学报:自然科学版，1991 (2