结构推理
半径为a的长圆柱面上有密度为的面电流,电流方向分别为沿圆周方向和沿轴线方向,分别求两种情况下柱内,外的。
【正确答案】解:
(1)当面电流沿圆周方向时,由问题的对称性可以知道,磁感应强度仅仅是半径r的函数
,而且只有轴向方向的分量,即 =
由于电流仅仅分布在圆柱面上,所以,在柱内或柱外,=0。将= 代入
=0,得
= 一=0 即磁场是与r无关的常量。在离面无穷远处的观察点,由于电流可以看成是一系列流向相反而强度相同的电流元只和,所以磁场为零。由于与r无关,所以,在柱外的任一点处,磁场恒为0。
为了计算柱内的磁场,选取安培回路为下图所示的矩形回路。
== 因而柱内任一点处,=。
(2)当面电流沿轴线方向时候,由对称性可知,空间的磁场仅仅有圆分量,且只是半径的函数。在柱内,选取安培回路为圆心在轴线并且为于圆周方向的圆。可以得出,柱内任一点的磁场为零。在柱外,选取圆形回路,=,与该回路交链的电流为,=,所以 =
【答案解析】