安培法则英文解释翻译、安培法则的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【电】 ampere's rule
分词翻译:
安培的英语翻译:
ampere
【化】 ampere
【医】 a.; amp.; ampere
法则的英语翻译:
law; theorem
【经】 law
专业解析
安培法则(Ampere's Circuital Law)是电磁学中的核心定律之一,描述了电流与由其产生的磁场之间的关系。其核心表述为:沿任意闭合路径的磁场强度的线积分,等于穿过该路径所包围曲面的总电流。
基本定义与数学表达
-
积分形式(经典安培定律):
$$
oint_C vec{B} cdot dvec{l} = mu0 I{text{enc}}
$$
其中:
- $oint_C$ 表示沿闭合路径 $C$ 的线积分。
- $vec{B}$ 是磁感应强度(单位:特斯拉, T)。
- $dvec{l}$ 是路径上的无穷小线元矢量。
- $mu_0$ 是真空磁导率($4pi times 10^{-7} , text{N/A}$)。
- $I_{text{enc}}$ 是穿过以路径 $C$ 为边界的任意曲面的总传导电流(单位:安培, A)。
-
微分形式(麦克斯韦-安培定律):
$$
abla times vec{B} = mu_0 vec{J}
$$
其中 $vec{J}$ 是电流密度矢量(单位:A/m²)。此形式由麦克斯韦引入,适用于时变场(需加入位移电流项 $mu_0 epsilon_0 frac{partial vec{E}}{partial t}$)。
关键物理意义
- 电流产生磁场:安培法则定量地表明,稳恒电流(或更一般的电流分布)是产生静磁场(或涡旋磁场)的源。
- 磁场的涡旋性:该定律揭示了磁场线是环绕电流的闭合曲线,磁场具有涡旋性质(无源性由 $
abla cdot vec{B} = 0$ 描述)。
- 计算工具:对于具有高度对称性的电流分布(如无限长直导线、螺线管、环形线圈),安培定律是计算空间磁场分布的有力工具。
应用范围与注意事项
- 稳恒电流:经典积分形式 $oint vec{B} cdot dvec{l} = mu0 I{text{enc}}$ 严格适用于稳恒电流(不随时间变化的电流)。
- 时变场修正:当电场随时间变化时(如电容器充放电过程),麦克斯韦引入了位移电流密度 $epsilon_0 frac{partial vec{E}}{partial t}$,将安培定律推广为 $
abla times vec{B} = mu_0 vec{J} + mu_0 epsilon_0 frac{partial vec{E}}{partial t}$,使其成为电磁场基本方程之一。
- 路径选择:积分形式计算时,需选择便于计算的闭合路径(安培环路),使 $vec{B}$ 在路径上要么大小恒定且方向平行于 $dvec{l}$,要么垂直于 $dvec{l}$。
汉英对照关键术语
- 安培法则 / 安培环路定律:Ampere's Circuital Law /Ampere's Law
- 磁场强度 (通常指 $vec{H}$,但定律中常用 $vec{B}$):Magnetic Field Strength ($vec{H}$) /Magnetic Flux Density ($vec{B}$)
- 磁感应强度 ($vec{B}$):Magnetic Flux Density /Magnetic Induction
- 电流:Electric Current
- 电流密度:Current Density ($vec{J}$)
- 线积分:Line Integral
- 闭合路径:Closed Path /Amperian Loop
- 真空磁导率:Permeability of Free Space ($mu_0$)
- 位移电流:Displacement Current
权威参考来源
- 经典电磁学教材:如 David J. Griffiths 的 Introduction to Electrodynamics (Chapter 5 - Magnetostatics) 对安培定律及其应用有详细推导和示例。
- 大学物理教科书:如 Halliday, Resnick, Walker 的 Fundamentals of Physics (Chapter 29 - Magnetic Fields Due to Currents) 提供了基础解释和应用。
- 专业物理学会:美国物理学会 (APS) 或电气电子工程师学会 (IEEE) 的相关教育资源或百科条目通常提供权威概述。
- 国家标准与技术研究院 (NIST):其官网的物理常数数据库提供了 $mu_0$ 的精确值及其定义依据。
网络扩展解释
安培法则(也称安培环路定理)是电磁学中的核心定律之一,用于描述电流与磁场的关系。其核心内容可概括为:
数学表达式:
$$
oint_{text{闭合路径}} mathbf{B} cdot dmathbf{l} = mu0 I{text{enc}}
$$
其中:
- $mathbf{B}$ 为磁感应强度
- $dmathbf{l}$ 是路径上的线元矢量
- $mu_0$ 是真空磁导率($4pi times 10^{-7} , mathrm{T cdot m/A}$)
- $I_{text{enc}}$ 是环路包围的净电流
物理意义
闭合环路上的磁场环量仅由穿过该环路的电流决定,表明电流是磁场的旋度源。
适用条件
- 仅适用于稳恒电流(不随时间变化的电流)
- 在时变电场中需修正为安培-麦克斯韦定律(增加位移电流项)
应用示例
- 无限长直导线:取同心圆环路,可得磁场强度 $B = frac{mu_0 I}{2pi r}$
- 螺线管内部:磁场近似均匀,$B = mu_0 nI$($n$为单位长度匝数)
方向判断
使用右手定则:右手四指弯曲方向沿积分路径,拇指指向电流正方向时,磁场方向与积分路径方向一致。
局限性
对非对称电流分布(如有限长直导线)需结合毕奥-萨伐尔定律计算。
该定律与高斯定律、法拉第定律共同构成经典电磁理论体系,在电机工程、粒子加速器设计等领域有重要应用。
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