Question

圆电流的磁感应

Answer 1

附图 －6 ( 参见图 2 －1 至图 2 －3) 向人们揭示了运动的行星上具有迷人的圆电流，这些圆电流在黄道面上看起来并不随地球的自转而发生相对位置的变化。它们虽然是由于先期形成的磁场对后来的电流薄片中的带电粒子起作用在天幕上映射成美丽的极光，但是却揭示了地球内部本身存在着圆电流，是由于地球上圆电流的存在而形成了地球磁场。

附图 －6 2005 年 9 月 11 日地球南极极光

大学物理学中关于圆电流激发的磁场算法是这样的:

设圆电流半径为 R，圆心为 O，电流强度为 I，P 点为其轴线上一点，令 OP = x，将圆电流分成无限个电流元，任意选取一个电流元 Idl，设它到 P 点的矢径为 r ( 附图 －7) ，则 P 点的磁感应强度为:

地球磁场起源理论

dB 可以分解为垂直和平行于 X 轴的两个分量 dB_⊥和 dB_{/ /}，由于轴对称性，圆电流各电流元对 P 点的所有 dB_⊥之和等于零，于是有:

地球磁场起源理论

附图－ 7 载流圆电流激发磁场计算

由于电流元与矢径的夹角为直角，所以

地球磁场起源理论

对于给定的 P 点，x、r、R、I 是常数，又因为 sinθ = R/r，∮Ld_l= 2πR，所以

地球磁场起源理论

这样，处于圆电流圆心和无限远处磁感应强度大小分别为:

，圆电流圆心处

，圆电流无限远处

可见，圆电流线圈轴线上各点磁场方向都沿轴线按右手螺旋法则分布。