設(shè)圓柱形導(dǎo)體的半徑為






⑴ 在圓柱體外任取一點(diǎn)







所以
⑵ 在圓柱體內(nèi)任取一點(diǎn) ,
與軸線之間的距離為
(
)。以軸線上一點(diǎn)
為圓心、
為半徑過(guò)
點(diǎn)作一閉合環(huán)路
,繞行方向如圖所示。因?yàn)閳A柱體內(nèi)的電流只有一部分
通過(guò)環(huán)路
。由安培環(huán)路定理,得
圓柱體截面的電流密度為 ,環(huán)路
所包圍的橫截面面積為
,那么
2、無(wú)限長(zhǎng)載流螺線管內(nèi)外的磁場(chǎng)
設(shè)無(wú)限長(zhǎng)載流螺線管通有電流 ,單位長(zhǎng)度上繞有
匝線圈。應(yīng)用安培環(huán)路定理求得螺線管內(nèi)外任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
由此可見(jiàn),螺線管內(nèi)任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均與軸線上相同,表明管內(nèi)是均勻磁場(chǎng);螺線管外磁感應(yīng)強(qiáng)度處處為零,磁場(chǎng)集中在管內(nèi)。
3、載流螺繞環(huán)內(nèi)外的磁場(chǎng)
螺繞環(huán)就是繞在圓環(huán)上的螺線形線圈。設(shè)一螺繞環(huán)的平均半徑為 ,線圈的總匝數(shù)為
,通有電流
,并且環(huán)上的線圈繞得很密。由電流的對(duì)稱性可知,在與螺繞環(huán)共軸的圓周上,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等,方向沿圓周的切線方向。
⑴ 在螺繞環(huán)內(nèi)任取一點(diǎn) ,以
為圓心、
為半徑過(guò)
點(diǎn)作一閉合環(huán)路
,繞行方向如圖所示。由安培環(huán)路定理,得
式中 是螺繞環(huán)單位長(zhǎng)度內(nèi)的匝數(shù)。
⑵ 在螺繞環(huán)外的空間作一圓形閉合環(huán)路 ,繞行方向如圖所示。由安培環(huán)路定理,得并使它與螺繞環(huán)共軸,則穿過(guò)它的總電流為零,因而
所以,對(duì)于繞得很密的細(xì)螺繞環(huán)來(lái)說(shuō),它的磁場(chǎng)幾乎全部集中在螺繞環(huán)的內(nèi)部,外部的磁場(chǎng)很弱。環(huán)內(nèi)的磁感應(yīng)線是與螺繞環(huán)共軸的圓,在同一條磁感應(yīng)線上,的大小處處相等,方向遵從右手定則。如果螺繞環(huán)的半徑趨于無(wú)窮大,而單位長(zhǎng)度的匝數(shù)
和線圈的半徑不變,則環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)是均勻的。從物理實(shí)質(zhì)上來(lái)說(shuō),這樣的螺繞環(huán)就是無(wú)限長(zhǎng)螺線管。這就證明了無(wú)限長(zhǎng)螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)是均勻的,而外部磁場(chǎng)為零。