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安培定律又稱安培環路定律,是安德烈-瑪麗·安培在1826年提出的一條靜磁學基本定律,又稱為右手螺旋定則。安培定律指的是磁感應場強度矢量沿任意閉合路徑一周的線積分等於真空磁導率乘以穿過閉合路徑所包圍面積的電流代數和。

  
安培定律
環形電流的安培定則

安培定律

安培定律 Ampere's law

1定則

  安培定律是一個電磁定律,它表示電流和電流激發磁場的磁感線方向間關係,也叫右手螺旋定則

  (1)直線電流的安培定則:用右手握住導線,讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致,那麼彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環繞方向

  (2)環形電流的安培定則:讓右手彎曲的四指和環形電流的方向一致,那麼伸直的大拇指所指的方向就是N極。

  或者等價於

  其中為磁場強度

  為電路長度的微分形式

2性質

  直線電流的安培定則對一小段直線電流也適用。環形電流可看成許多小段直線電流組成,對每一小段直線電流用直線電流的安培定則判定出環形電流中心軸線上磁感強度的方向。疊加起來就得到環形電流中心軸線上磁感線的方向。直線電流的安培定則是基本的,環形電流的安培定則可由直線電流的安培定則導出直線電流的安培定則對電荷作直線運動產生的磁場也適用,這時電流方向與正電荷運動方向相同,與負電荷運動方向相反。

  在H.C.奧斯特電流磁效應實驗及其他一系列實驗的啟發下 ,A.-M.安培認識到磁現象的本質是電流 ,把涉及電流 、磁體的各種相互作用歸結為電流之間的相互作用,提出了尋找電流元相互作用規律的基本問題。為了克服孤立電流元無法直接測量的困難 ,安培精心設計了4個示零實驗並伴以縝密的理論分析,得出了結果。但由於安培對電磁作用持超距作用觀念,曾在理論分析中強加了兩電流元之間作用力沿連線的假設,期望遵守牛頓第三定律,使結論有誤。上述公式是拋棄錯誤的作用力沿連線的假設,經修正後的結果。應按近距作用觀點理解為,電流元產生磁場,磁場對其中的另一電流元施以作用力。

  安培定律與庫侖定律相當,是磁作用的基本實驗定律 ,它決定了磁場的性質,提供了計算電流相互作用的途徑。

3安培力公式

  電流元I1dι 對相距γ12的另一電流元I2dι 的作用力df12為:

  μ0 I1I2dι2 × (dι1 × γ12)

  df12 = ── ───────────

  4π γ123

  式中dι1、dι2的方向都是電流的方向;γ12是從I1dι 指向I2dι 的徑矢。安培定律可分為兩部分。其一是電流元Idι(即上述I1dι )在γ(即上述γ12)處產生的磁場為

  μ0 Idι × γ

  dB = ── ─────

  4π γ3

  這是畢-薩-拉定律。其二是電流元Idl(即上述I2dι2)在磁場B中受到的作用力df(即上述df12)為:

  df = Idι × B

  現象

  實驗表明:把一段通電直導線放在磁場中,當導線方向與磁場方向垂直時,電流所受的安培力最大;當導線方向與磁場方向一致時,電流所受的安培力最小,等於0。當導線方向與磁場方向斜交時,所受安培力介於最大值與最小值之間。

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