Hallar el potencial vectorial de un cilindro infinito con corriente superficial uniforme

Esta es la segunda parte de un problema en la "Introducción a la electrodinámica 4ª edición" de Griffith (problema 6.16).

La primera parte fue encontrar el campo magnético dentro de un cable coaxial (2 cascarones cilíndricos concéntricos con radios a y b , b > a , y con un medio linealmente magnetizable de X metro entre ellos). Pude lograr esto usando la Ley de Ampere para H .

La segunda parte es verificar esta solución encontrando las corrientes ligadas a partir de sus definiciones (en términos de magnetización METRO , y luego encontrar el campo producido por esas corrientes ligadas.

encontre eso j b = 0 mientras

k b = X metro I 2 π s I ^
Dónde s es el radio de la cáscara cilíndrica y I ^ es la dirección de la corriente en esa capa en particular. Entonces, el problema debería reducirse a encontrar el campo magnético producido por la corriente superficial.

Intenté hacer exactamente eso calculando el vector potencial A de cada cilindro y luego a través del principio de superposición, obtener el total A de donde obtengo obtener el total B a través de B = × A .

El problema con el que me encontré es cuando intenté integrar

A = m 0 4 π k R d a
sobre toda el área del cilindro, obtengo una integral no convergente. En coordenadas cilíndricas,
R = s 2 + a 2 2 a s C o s ( ϕ ϕ ) + z 2 2 z z + z 2
d a = a d ϕ d z
k = k z ^
con límites de integración: ϕ : ( 0 , 2 π ) , z : ( , ) .

Lo que hice fue reescrito R completando el cuadrado para z y haciendo la sustitución z α = β t a norte θ , que cambia los límites de integración en θ a ( π 2 , π 2 ) . Pero esto también reduce el integrando a s mi C θ d θ y la integral diverge.

¿Cometí un error de cálculo? Suponiendo que el principio de superposición se aplica a A , entonces la única forma en que puedo obtener un finito B es si la suma de los infinitos A 's es de alguna manera finito.

Respuestas (1)

Creo que está malinterpretando lo que hace la pregunta. No creo que haya ninguna razón para resolver A .

Su k b también está mal, creo que debería estar subiendo por el cilindro por fuera y bajando por dentro del cilindro.

Tienes j b . Una vez que calcules k b correctamente, lo animo a que intente encontrar la corriente encerrada en un bucle amperiano; luego use la forma integral de la ley de Ampere para encontrar el campo magnético general B (Creo que esto es lo que la parte (b) realmente está pidiendo). Entonces asegúrese de que esto B coincide con el que calcularías usando METRO y H .

Ya veo, así que después de encontrar Kb, podemos tratar esta situación como equivalente a una sin aislador pero donde la corriente ligada se suma a la corriente libre. Al hacerlo, obtengo el mismo BI obtenido con M y H. Usando Kb = M xn, obtuve Kb corriendo en la misma dirección que la corriente libre, y este Kb me permitió obtener la B correcta.