安培向量英文解釋翻譯、安培向量的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【電】 vector-ampere
分詞翻譯:
安培的英語翻譯:
ampere
【化】 ampere
【醫】 a.; amp.; ampere
向量的英語翻譯:
vector
【計】 V; vector quantity
【醫】 vector; vector quantity
專業解析
安培向量(Amperian Vector),在電磁學中是一個重要的輔助矢量,主要用于描述電流分布産生的磁場效應。其核心定義和意義如下:
-
基本定義
安培向量(常用符號A 表示)定義為:空間某點處的安培向量A,其大小和方向代表了該點處由特定電流分布所産生的磁矢位(Magnetic Vector Potential)。它是根據安培定律(描述電流與磁場關系的基本定律)引入的一個輔助物理量。其數學表達式(在靜磁學或似穩場中)通常涉及對電流密度J 的積分:
$$
mathbf{A}(mathbf{r}) = frac{mu_0}{4pi} int_V frac{mathbf{J}(mathbf{r}')}{|mathbf{r} - mathbf{r}'|}dV'
$$
其中,$mu_0$ 是真空磁導率,積分遍及整個電流分布區域 $V$,$mathbf{r}'$ 是源點位置矢量,$mathbf{r}$ 是場點位置矢量。
-
物理意義
安培向量A 本身沒有直接的物理測量意義(不像電場強度E 或磁感應強度B 那樣可以直接測量力),但它是一個關鍵的計算工具和理論橋梁:
- 磁場的來源:磁場(通常指磁感應強度B)可以通過對安培向量A 取旋度(Curl)得到:
$$
mathbf{B} =
abla times mathbf{A}
$$
這是計算磁場的一種重要方法,尤其在電流分布具有對稱性時非常有效。
- 簡化計算:在某些情況下(如求解電磁波傳播、天線輻射、渦流問題等),直接求解電場E 和磁場B 的方程(麥克斯韋方程組)可能很複雜。引入安培向量A(有時還需結合電勢 $phi$)可以簡化方程的求解過程。
- 量子力學基礎:在量子力學中,電磁場對帶電粒子的影響(如阿哈羅諾夫-玻姆效應)需要通過電磁勢(包括标勢 $phi$ 和矢勢A)來描述,安培向量A 在其中扮演關鍵角色。
-
與磁場強度的關系
在磁介質中,磁場強度H 與磁感應強度B 的關系為 $mathbf{B} = mu_0 (mathbf{H} + mathbf{M})$(其中M 是磁化強度)。安培向量A 主要與B 直接相關($mathbf{B} =
abla times mathbf{A}$)。雖然A 本身不直接定義H,但在計算B 後,結合介質的本構關系即可得到H。
-
應用場景
安培向量在以下領域有重要應用:
- 電磁場理論分析與計算(靜磁場、時變場)。
- 電機、變壓器等電氣設備的磁場建模。
- 天線設計與電磁輻射分析。
- 超導磁體、粒子加速器等強磁場應用。
- 量子力學中的電磁相互作用描述。
參考來源:
- Griffiths, D. J. Introduction to Electrodynamics (4th ed.). Pearson. (經典電磁學教材,對磁矢位有系統闡述)
- Jackson, J. D. Classical Electrodynamics (3rd ed.). Wiley. (高等電磁學經典,深入讨論矢勢及其應用)
- Cheng, D. K. Field and Wave Electromagnetics (2nd ed.). Addison-Wesley. (工程電磁學教材,包含矢勢在工程問題中的應用)
- Feynman, R. P., Leighton, R. B., & Sands, M. The Feynman Lectures on Physics, Vol. II. Addison-Wesley. (物理大師講解,包含對矢勢物理意義的獨特見解)
網絡擴展解釋
由于未搜索到與“安培向量”直接相關的資料,推測該術語可能存在表述誤差或非常用名稱。以下是電磁學中與“安培”相關的關鍵向量概念,供參考:
1.安培力(Ampere Force)
安培力是電流在磁場中受力的矢量描述,公式為:
$$
mathbf{F} = I int dmathbf{l} times mathbf{B}
$$
- 物理意義:載流導線在磁場中受到的力,方向由右手螺旋定則确定。
- 應用:電動機、磁電儀表的工作原理均基于此。
2.安培環路定理(Ampere’s Circuital Law)
描述磁場強度($mathbf{H}$)與電流分布的矢量關系:
$$
oint mathbf{H} cdot dmathbf{l} = I_{text{enc}}
$$
- 物理意義:磁場沿閉合路徑的環路積分等于穿過該路徑的淨電流。
- 應用:計算對稱分布電流(如無限長直導線、螺線管)的磁場。
3.磁矢勢(Magnetic Vector Potential,$mathbf{A}$)
一個輔助矢量場,定義為:
$$
mathbf{B} =
abla times mathbf{A}
$$
- 物理意義:用于簡化磁場計算,尤其在量子力學和規範場論中起關鍵作用。
- 與安培定律的聯繫:在靜磁場中,結合安培定律可推導出$
abla mathbf{A} = -mu_0 mathbf{J}$。
4.可能混淆的術語
- 坡印亭向量(Poynting Vector):描述電磁能流的矢量($mathbf{S} = mathbf{E} times mathbf{H}$),與能量傳輸相關,但名稱中無“安培”。
- 電流密度($mathbf{J}$):矢量場,描述電流的分布和方向,是安培定律的核心參數。
若需進一步澄清具體場景(如公式推導、工程應用等),建議提供更多上下文或檢查術語準确性。
分類
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