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磁场的高斯定理和安培环路定理

磁通量

类比于静电场中引入的电通量,定义磁场中的磁通量为

Φ=BdS

在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,符号是 Wb

1Wb=1Tm2

磁场的高斯定理

由于磁场线是无头无尾的闭合曲线,从封闭曲面 S 中穿出的磁场线必然会再次进入封闭曲面 S,因此磁场的高斯定理为

BdS=0

安培环路定理

在静电场中,电场强度的环流等于零,即

Edl=0

毕奥-萨伐尔定律可以得到安培环路定理 安培环路定理的表述为:在恒定电流的磁场中,磁感应强度 B 沿任意闭合曲线 L 的线积分(即环流)等于通过该闭合曲线内的电流代数和的 μ0 倍。

LBdl=μ0I

式中,I 是通过环路 L 内的电流代数和。
电流的正负号由电流的方向决定,若电流与环路的方向一致,则电流为正,否则为负。

安培环路示意图

安培环路定理的推导

若闭合曲线内包含有电流 取线元 dl,在 O 点处的距离为 r ,张角为 dφ ,与 dl 的夹角为 θ。则有

rdφ=dlr=rdlcosθLBdl=LBdlcosθ=LBrdφ=02πμ0I2πrrdφ=μ0I

不包含电流时可以证明积分区域是两段角度互补的区域,所以积分为零。

磁矩示意图

大学物理AII 学习笔记