Измерение угла при определении магнитного поля бесконечно длинного соленоида

Я сталкиваюсь с сомнением в выводе магнитного поля внутри бесконечно длинного соленоида радиуса р .

Чтобы вывести Б учитываются все петли в соленоиде: по длине г Икс есть н г Икс петли, каждая из которых создает магнитное поле, поэтому мы имеем:

г Б "=" мю 0 4 π р 2 ( р 2 + Икс 2 ) 3 2 н г Икс

Чтобы получить Б , рассмотрим отдельно случаи 1 и 2 как на картинке. В обоих случаях ток течет, как указано ( × выходит на экран, уходит за пределы экрана), но углы (в случае 1 θ , в случае 2 ф ) измеряются с двух противоположных сторон соленоида.

введите описание изображения здесь

Случай 1 :

р 2 + Икс 2 с я н θ "=" р

Икс Икс 0 "=" р с о т г θ г Икс "=" р с я н 2 θ г θ

Б ( Икс 0 ) "=" мю 0 н я 2 θ 1 θ 2 с я н θ г θ "=" мю 0 н я 2 ( с о с θ 2 с о с θ 1 )

Случай 2 :

р 2 + Икс 2 с я н ф "=" р

Икс Икс 0 "=" р с о т г ф г Икс "=" р с я н 2 ф г θ

Б ( Икс 0 ) "=" мю 0 н я 2 ф 1 ф 2 с я н ф г θ "=" мю 0 н я 2 ( с о с ф 1 с о с ф 2 )

Вот проблема: в обоих случаях предельное условие бесконечно длинного соленоида состоит в том, что первый угол ( ф 1 или θ 1 ) является 0 и второй угол ( ф 2 или θ 2 ) является π .

Тем не менее делая замену в случае 1 я получил

Б "=" мю 0 н я

пока на всякий случай 2 я получил

Б "=" + мю 0 я н

что является правильным результатом.


Есть ли особая причина, по которой измерение угла должно быть выполнено, как в случае 2 а не как в случае 1 чтобы получить правильный результат? Или оба метода действительны? Если да, то как можно получить другой результат только из-за ориентации измерения угла?

-1. Я не считаю это полезным вопросом. 2 схемы одинаковые, только наоборот. Это тривиальная путаница с математикой. Никакой полезной физики здесь, на мой взгляд.

Ответы (1)

Поскольку единственная разница заключается в смене знака, вам действительно нужно быть очень осторожным с соглашениями на этом пути. На самом деле вы не указали во втором интеграле, хотите ли вы интегрировать из ф 1 к ф 2 , или наоборот - и это, очевидно, повлияет на ваш результат.

Обычно в таких случаях вы можете упростить свою жизнь, используя диаграмму для определения направления (знака) B, а затем забывая о знаках до самого конца, когда вы можете добавить знак минус, если это необходимо...

Я понимаю, что это прагматичный подход. Если вы хотите тщательного подхода, я рекомендую вам задать себе вопрос о порядке интеграции. Когда вы изменили способ измерения ф 1 , его дополнение было помечено как θ 2 ... это означает, что вы поменяли местами углы «начало» и «конец». Что даст вам изменение знака.

Спасибо за ответ, извините, я исправил порядок интегрирования и во втором интеграле, который из ф 1 к ф 2
ОК - значит, вы меняете направление интегрирования - против часовой стрелки в θ , по часовой стрелке в ф . Так что, конечно, вы получите изменение знака.
Точно, направления интегрирования противоположны, но я не понимаю, как это может повлиять на знак результата, так как я просто "суммирую" магнитное поле каждого контура в разном порядке.. Будьте добры, сказать немного больше на этом пункте?
Интеграл 0 1 г Икс "=" 1 , но 1 0 г Икс "=" 1 . Так работают интегралы...