9-5 磁场的能量
 

例题9-5-1 一根很长的同轴电缆(如图)由半径为的圆柱体与内半径为的同心圆柱壳组成,电缆中央的导体上载有稳定电流,再经外层导体返回形成闭合回路。试计算:(1)长为的一段电缆内的磁场中所储藏的能量;(2)该段电缆的自感。

解:(1)由安培环路定理可知,在内外导体间的区域内离轴线距离为处的磁感应强度为

        

在电缆外面,,在内外导体的内部也都存在磁场,同样可由安培环路定理求得。适当选择电缆尺寸,使绝大部分磁能储藏在两个导体之间的空间内,则此空间中离轴线距离为的磁能密度为

        


在半径为,长的圆柱壳空间之内的磁能

        

对上式积分可得储藏在内外导体间空间内的总磁能

        

(2) 由磁能公式,可以求出长为的同轴电缆的自感为