安培定則公式
安培定則也被稱為右手螺旋定則,它的表達(dá)式是df=IdL×B。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家整理的安培定則公式,供大家參閱!
安培定則公式
電流元I1dL1對相距r12的另一電流元I2dL2的作用力df21為:
df21=I1dL1×[(μ0/4π)(I2dL2×r21/r213)]
式中dL1、dL2的方向都是電流的方向;r21是從I2dL2指向I1dL1的徑矢。
電流元之間的安培力公式可分為兩部分。其一是電流元I2dL2在電流元I1dL1(即上述r21)處產(chǎn)生的磁場為:
dB=(μ0/4π)(I2dL2×r21/r213)
這是畢奧-薩伐爾定律。
其二是電流元I1dL1在磁場dB中受到的作用力df21為:
df=IdL×B
后者即電流元在磁場中的安培力公式。
安培定則注意事項
應(yīng)用右手定則時要注意對象是一段直導(dǎo)線 (當(dāng)然也可用于通電螺線管),而且速度v和磁場B都要垂直于導(dǎo)線,v與B也要垂直,右手定則能用來判斷感應(yīng)電動勢的方向,如用右手發(fā)電機(jī)定則判斷三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢 方向。產(chǎn)生右手定則的原因在于,電 、磁、質(zhì)量 構(gòu)成的三維,右手定則代表電維、磁維、質(zhì)量信息梯度維在區(qū)分右手定則與左手定則的問題上,有四字口訣:左力右感。
安培定則主要應(yīng)用
右手螺旋定則可以用來找到兩個矢量的叉積的方向。由于這用途,在物理學(xué)里,每當(dāng)叉積出現(xiàn)時,就可以使用右手螺旋定則。以下列出一些物理量,它們的方向可以用右手螺旋定則找出:
一個正在進(jìn)行轉(zhuǎn)動運動的物體,其角速度和此物體內(nèi)部任何一點的轉(zhuǎn)動速度。施加作用力于某位置所造成的力矩。載流導(dǎo)線在四周所產(chǎn)生的磁場。隨著時間的演進(jìn)而變化的電通量也會生成磁場。移動于磁場的帶電粒子所感受到的洛倫茲力。移動于磁場的導(dǎo)體,因為動生電動勢而產(chǎn)生的感應(yīng)電流。流體在任意位置的渦度。由旋轉(zhuǎn)設(shè)定的方向。對于物體或流體的旋轉(zhuǎn)、磁場等等,可以使用右手螺旋定則來設(shè)定矢量。逆反過來,對于由矢量設(shè)定的旋轉(zhuǎn)的案例,可以用右手定則來了解旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動方式。右手螺旋定則 可以用于安培定律的兩種互補(bǔ)應(yīng)用方法。
安培右手螺旋定則:將右手的大拇指指向電流方向,再將其它四根手指握緊電線,則彎曲的方向決定磁場的方向。螺線管載有的電流,會產(chǎn)生磁場。使用右手螺旋定則,可以判斷磁場方向。將右手握住螺線管,四根手指朝著電流方向指去,然后將大拇指沿著螺線管的中心軸伸直,則磁場的方向即為大拇指所指的方向。右手螺旋定則也可以用來辨明一條電線四周磁場的方向。對于這用法,右手螺旋定則稱為“安培右手螺旋定則 ”,或“安培定則 ”。如右圖所示,假若將右手的大拇指朝著電線的電流方向指去,再將其它四根手指握緊電線,則四根手指彎曲的方向為磁場的方向。
在矢量微積分里,右手螺旋定則被用來定義面積矢量和其邊界矢量之間的關(guān)系:將四根手指指向邊界矢量的方向,大拇指為面積矢量的方向。
安培定則簡化方法
根據(jù)安培定則,我們知道,當(dāng)右手除大拇指的手指手指是線圈的電流方向時,大拇指指向的就是N極。簡化過后就是:將螺線管中的電流方向逆時針旋轉(zhuǎn)90°,就是此螺旋管的N極。還有另一種方法,是安培定則的一種轉(zhuǎn)換后的方法,我們暫且將它稱之為pSqN法。
pSqN法定義:從螺線管的螺旋口處看螺線管,如果形狀是字母p狀,那么螺旋管的正極就是S極;如果形狀是q狀,那么螺線管正極就是N極。為方便記憶,pSqN可以只記憶p-S的對應(yīng)關(guān)系,PS本身是大家所熟悉的圖形編輯軟件Photoshop的簡稱,在大量使用后,現(xiàn)在也廣泛成為了一個熟知的動詞。
解釋:先尋找螺線管的正極,也就是它的電流進(jìn)入處;然后將螺線管旋轉(zhuǎn)過來,看螺線管的旋口處;這時我們可以發(fā)現(xiàn),旋口處的導(dǎo)線纏繞出來的形狀,會很像小寫字母p或小寫字母q;如果形狀是p,那么螺線管的正極處就是S極,如果形狀是q,那么螺線管的正極處就是N極。這就是一種螺線管的判定方法pSqN法。
逆定理:觀察螺線管的螺旋口,如果是p狀,那么S極處,便是這個螺線管的正極;如果是q狀,那么N極處,便是這個螺線管的正極。
pSqN法適合于學(xué)生做題時不靠手在大腦中快速判定螺線管的正負(fù)極與N、S極的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)然,為確保萬一,在做題時使用安培定則則可以更安全、保證無錯誤。
安培定則定義
直線電流的安培定則對一小段直線電流也適用。環(huán)形電流可看成多段小直線電流組成,對每一小段直線電流用直線電流的安培定則判定出環(huán)形電流中心軸線上磁感強(qiáng)度的方向。疊加起來就得到環(huán)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(huán)形電流的安培定則可由直線電流的安培定則導(dǎo)出,直線電流的安培定則對電荷作直線運動產(chǎn)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(fù)電荷運動方向相反。
在H.C.Oersted電流磁效應(yīng)實驗及其他一系列實驗的啟發(fā)下,A.-M.安培認(rèn)識到磁現(xiàn)象的本質(zhì)是電流,把涉及電流、磁體的各種相互作用歸結(jié)為電流之間的相互作用,提出了尋找電流元相互作用規(guī)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(shè)計了4個示零實驗并伴以縝密的理論分析,得出了結(jié)果。
但由于安培對電磁作用持超距作用觀念,曾在理論分析中強(qiáng)加了兩電流元之間作用力沿連線的假設(shè),期望遵守牛頓第三定律(兩個物體之間的作用力和反作用力,總是同時在同一條直線上,大小相等,方向相反。),使結(jié)論有誤。上述公式是拋棄錯誤的作用力沿連線的假設(shè),經(jīng)修正后的結(jié)果。應(yīng)按近距作用觀點理解為,電流元產(chǎn)生磁場,磁場對其中的另一電流元施以作用力。 此定則的發(fā)現(xiàn)使人類更進(jìn)一步的掌握了電學(xué)原理,為現(xiàn)代社會科技提供了理論基礎(chǔ)。安培定律與庫侖定律相當(dāng),是磁作用的基本實驗定律,它決定了磁場的性質(zhì),提供了計算電流相互作用的途徑。右手螺旋定則:1、假設(shè)用右手握住通電導(dǎo)線,大拇指指向電流方向,那么彎曲的四指就表示導(dǎo)線周圍的磁場方向。2、假設(shè)用右手握住通電螺線管,彎曲的四指指向電流方向,那么大拇指的指向就是通電螺線管內(nèi)部的磁場方向。
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