关于螺线管外部磁场的一个初等论证
综合物理
2016-11-08 v1
摘要
计算具有均匀电流密度和均匀横截面的无限长螺线管内部和外部磁场是经典电动力学中的一个初等问题，所有本科生物理学生都会学习。圆柱的对称性和巧妙使用安培环路定律可得到正确结果；然而它不能解释为何有限长螺线管的磁场不为零，以及为何当螺线管变得无限长时磁场消失。Farley和Price在（American Journal of Physics 69, 751 (2001)）中给出了一个论证，解释了螺线管外部且离其不太远处的磁场如何作为螺线管长度的函数而变化。在经典教材J.D.Jackson的《经典电动力学》（第3版，John Wiley and Sons, INC）的问题5.3、5.4、5.5中也概述了计算圆横截面螺线管紧外部磁场的方法。本信的目的是提供一个初等论证，说明为何随着螺线管长度增加磁场变得可忽略。文中给出了螺线管外部、径向距离远大于螺线管横截面线性尺寸处的磁场的初等计算。
引用
@article{arxiv.1610.07876,
title = {An elementary argument for the magnetic field outside a solenoid},
author = {Aritro Pathak},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.07876},
year = {2016}
}
备注
9 pages, 3 figures; Accepted for publication as a paper in European Journal of Physics, as listed here: http://iopscience.iop.org/journal/0143-0807/page/forthcomingArticles