Решение на момент правки #22261 от , автор igor. Это не текущая версия.

Условие

11.5.11∗. Вычислите индуктивность длинного соленоида радиуса и длины , помещенного внутрь длинной сверхпроводящей трубы радиуса вдоль ее оси. Число витков соленоида .

К задаче $11.5.11$

Решение

Считаем, что при нулевом токе соленоида магнитный поток через поперечное сечение сверхпровод. трубы равен нулю.

По сохранению магн. потока через попереченое сечение сверхпровод. трубы, которое проходит через соленоид

Потокосцепление (поток) через соленоид

где есть результирующее поле в соленоиде.

Используя рамочную формулу и связь индукции с током в соленоиде , получаем

Коэффициент перед током по определению называется индуктивностью .

Значит,

Литература

[1] Сивухин Д. В. Электричество //Сер." Общий курс физики. – 1983. – Т. 3.

Альтернативное решение

Пусть по виткам длинного соленоида течет ток . Магнитное поле направлено вдоль оси цилиндрической системы. Пусть - индукция магнитного поля внутри соленоида, а - индукция магнитного поля в пространстве между соленоидом и сверхпроводящей трубой. В толще самого сверхпроводника магнитное поле равно нулю.

Поскольку труба является сверхпроводящей, полный магнитный поток п через любое её поперечное сечение должен оставаться неизменным. До включения тока поток был равен нулю, следовательно:

п

Отсюда:

Выберем замкнутый прямоугольный контур, одна сторона которого длины проходит внутри соленоида вдоль его оси, а параллельная ей возвращается через зазор между соленоидом и трубой. Тогда по теореме Ампера:

Или:

Подставим (2) в (4):

После упрощений получим:

Индуктивность определяется как отношение полного потокосцепления соленоида к силе тока в нем. Полное потокосцепление равно магнитному потоку сквозь один виток, умноженному на общее число витков :

Подставим (6) в (7) и получим ответ задачи:

Ответ