2013年4月自考《物理(工)》串讲第六章(3)
五、安培环路定理
安培环路定理(综合应用):在静电场中,我们说静电场的场强的环流为0,而在磁场中,磁感强度的环流则恰恰相反,它不为0,安培环路定理就是说,在稳恒电流的磁场中,磁感强度沿任意闭合路径的环路积分,等于这个闭合回路所包围的电流的代数和与真空磁导率μ0的乘积。它说明磁场不是保守场,而是一个“涡旋场”。
这个定理要和高斯定理区别开来,磁感强度沿闭合路径的积分不是磁通量!一个是对路径的积分,一个是对面积的积分。
我们看到,这个定理在磁场计算中的地位和静电场的高斯定理在静电场计算中的地位是相当的。
要用安培环路定理分析计算某些特定电流分布的磁场的磁感强度。首先要弄清该电流分布的情况,找出磁场分布的对称性。关键在于选取适当的闭合曲线来做为积分路径。选取回路时应该注意的是,在路径中至少应有一段沿着磁感强度的方向而不是全部垂直与B的方向,否则,这个闭合路径必不包含电流,且磁感强度环流总是为0,无法达到分析计算的目的。(思考题中就有一题出了这样的问题)。并且取得的恰当路径能使B不随路径元发生变化从而可以提到积分式外进行计算。
六、磁场对载流导线的作用
安培定律(综合应用):安培定律是电流元在磁场中某点处受力情况的规律。安培发现了它。
根据这个定律及力的叠加原理可计算任意形状载流导线磁场中所受到的安培力。
平行无限长直载流导线间的相互作用(识记):两条平行长直导线间的作用力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反。而且由于电流的流向表现为“同向相吸,异向相斥”。(可见“同性相斥,异性相吸”不是普遍真理,在一定条件下如电荷产生定向运动后,同性的电荷也能相互吸引)
电流单位“安培”的定义(识记):真空相距有1米, 两根长直通电线,每米受力2E7N,就算电流为1A。
磁场对载流线圈的作用(简单应用):首先要能判断载流线圈在磁场中受力的方向,会怎么转动。这里要注意,磁场不是线圈产生的磁场,而是外磁场。判断时只要分清磁场方向、电流(每一段)方向就能根据右螺旋法则来判断某段导线的受力方向,经过力的叠加,就能知道线圈会作什么方向的转动了。
知道了力的大小和方向,则线圈在均匀磁场中的转矩的计算就是不难了。
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