
【计】 Biot-Savart law
finish; fully
abstruse; profound
watt
【化】 watt
【医】 watt
law
【化】 law
【医】 law
毕奥-萨伐尔定律(Biot-Savart Law)是电磁学中描述恒定电流产生静磁场的基本定律。其数学表达式为:
$$ dvec{B} = frac{mu_0}{4pi} frac{I dvec{l} times hat{r}}{r} $$
其中:
矢量叠加性
任意形状载流导线的磁场可通过积分所有电流元的贡献得到:
( vec{B} = int dvec{B} = frac{mu_0}{4pi} int frac{I dvec{l} times hat{r}}{r} )。
例如,无限长直导线产生的磁场大小为 ( B = frac{mu_0 I}{2pi r} ),方向由右手定则确定。
与安培定律的关系
该定律是静磁场计算的基础工具,与安培环路定律共同构成静磁场的理论基础。适用于计算线圈、螺线管等复杂结构的磁场分布。
微观电磁学桥梁
揭示了运动电荷产生磁场的本质:电流元 ( Idvec{l} ) 等效于电荷 ( q ) 以速度 ( vec{v} ) 运动,满足 ( I dvec{l} = q vec{v} )。
定律以法国物理学家让-巴蒂斯特·毕奥(Jean-Baptiste Biot)和费利克斯·萨伐尔(Félix Savart)命名。两人于1820年通过实验发现电流与磁场的定量关系,后由拉普拉斯完成数学表述。
参考文献
毕奥-萨瓦特定律(Biot-Savart Law)是电磁学中描述电流元产生磁场的基本规律,以下是详细解释:
该定律由法国物理学家毕奥(Biot)和萨瓦尔(Savart)于1820年通过实验提出,数学家拉普拉斯(Laplace)进一步推导出数学表达式。其背景源于奥斯特发现电流的磁效应,打破了电与磁长期分离的理论框架。
定律的微分形式为: $$ dB = frac{mu_0}{4pi} cdot frac{I , dboldsymbol{l} times hat{boldsymbol{r}}}{r} $$ 其中:
该定律仅适用于稳恒电流(恒定电场),时变电流需结合麦克斯韦方程组修正。其矢量特性表明磁场具有方向性,且随距离平方衰减。
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