環路定理
反映穩恆磁場的磁感應線的定理
在穩恆磁場中,磁感應強度B沿任何閉合路徑的線積分,等於這閉合路徑所包圍的各個電流的代數和乘以磁導率。這個結論稱為安培環路定理(Ampere circuital theorem)。安培環路定理可以由畢奧-薩伐爾定律導出。它反映了穩恆磁場的磁感應線和載流導線相互套連的性質。
在靜電場中,場強沿任意閉合路徑的線積分等於0.
與靜電場力作功和路徑無關是一致的。這種力場也叫保守力場或勢場.
靜電場環路定理和安培環路定理
定義:在真空中的穩恆電流磁場中,磁感應強度沿任何閉合迴路L的線積分,等於穿過這迴路的所有電流強度代數和的μ0倍。
數學表達式:
環路定理
符號規定:穿過迴路L的電流方向與L的環繞方向服從右手關係時I為正,否則為負。
安培環路定理反映了磁場的基本規律。和靜電場的環路定理相比較,穩恆磁場中B的環流,說明穩恆磁場的性質和靜電場不同,靜電場是保守場,穩恆磁場是非保守場。
安培環路定律對於任一形狀的閉合迴路均成立。
B的環流與僅與閉合路徑內電流代數和有關,而與電流在其中的分佈位置無關,但路徑上磁感應強度B是閉合路徑內外的電流共同產生。
安培環路定理的物理意義:磁場是非保守場,不能引入勢能。
應用
利用安培環路定理求磁場的前提條件:如果在某個載流導體的穩恆磁場中,可以找到一條閉合環路l,該環路上的磁感強度B大小處處相等,B的方向和環路的繞行方向也處處同向,這樣利用安培環路定理求磁感強度B的問題,就轉化為求環路長度,以及求環路所包圍的電流代數和的問題。
利用安培環路定理求磁場的適用範圍:在磁場中能否找到上述的環路,取決於該磁場分佈的對稱性,而磁場分佈的對稱性又來源於電流分佈的對稱性。因此,只有下述幾種電流的磁場,才能夠利用安培環路定理求解。
電流的分佈具有無限長軸對稱性
電流的分佈具有無限大面對稱性
各種圓環形均勻密繞螺繞環
利用安培環路定理求磁場的基本步驟:
首先用磁場疊加原理對載流體的磁場作對稱性分析;
根據磁場的對稱性和特徵,選擇適當形狀的環路;
利用公式求磁感強度。