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安培定则

安培定则,也叫右手螺旋定则,是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。通电直导线中的安培定则(安培定则一):用右手握住通电直导线,让大拇指指向电流的方向,那么四指的指向就是磁感线的环绕方向;通电螺线管中的安培定则(安培定则二):用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。

右手法则是一个在数学及物理学上使用的定则。是由法国物理学家安培在汉斯奥斯特发现电流的磁效应后不断试验,研究通电螺线管的极性与电流方向的关系总结的定则,用来帮助人们易如反掌地求出移动于磁场的导体所产生的感生电动势的方向。

直线电流的安培定则对一小段直线电流也适用。环形电流可看成多段小直线电流组成,对每一小段直线电流用直线电流的安培定则判定出环形电流中心轴线上磁感强度的方向。叠加起来就得到环形电流中心轴线上磁感线的方向。直线电流的安培定则是基本的,环形电流的安培定则可由直线电流的安培定则导出,直线电流的安培定则对电荷作直线运动产生的磁场也适用,这时电流方向与正电荷运动方向相同,与负电荷运动方向相反。

在H.C.Oersted 电流磁效应实验及其他一系列实验的启发下 ,A.-M.安培认识到磁现象的本质是电流 ,把涉及电流 、磁体的各种相互作用归结为电流之间的相互作用,提出了寻找电流元相互作用规律的基本问题。为了克服孤立电流元无法直接测量的困难 ,安培精心设计了4个示零实验并伴以缜密的理论分析,得出了结果。但由于安培对电磁作用持超距作用观念,曾在理论分析中强加了两电流元之间作用力沿连线的假设,期望遵守牛顿第三定律(两个物体之间的作用力和反作用力,总是同时在同一条直线上,大小相等,方向相反。),使结论有误。上述公式是抛弃错误的作用力沿连线的假设,经修正后的结果。应按近距作用观点理解为,电流元产生磁场,磁场对其中的另一电流元施以作用力。 此定则的发现使人类更进一步的掌握了电学原理,为现代社会科技提供了理论基础。

安培定律与库仑定律相当,是磁作用的基本实验定律 ,它决定了磁场的性质,提供了计算电流相互作用的途径。

右手螺旋定则:1、假设用右手握住通电导线,大拇指指向电流方向,那么弯曲的四指就表示导线周围的磁场方向。 2、假设用右手握住通电螺线管,弯曲的四指指向电流方向,那么大拇指的指向就是通电螺线管内部的磁场方向。

电流元I1dL1对相距r12的另一电流元I2dL2的作用力df21为:

df21= I1dL1× [(μ0/ 4π)(I2dLr21/r213)]

其中式中dL1、dL2的方向都是电流的方向;r21是从I2dL2指向I1dL1的径矢。

电流元之间的安培力公式可分为两部分。其一是电流元I2dL2在电流元I1dL1(即上述r21)处产生的磁场为

dB= (μ0/ 4π)(I2dLr21/r213)

这是毕奥-萨伐尔定律

其二是电流元I1dL1在磁场dB中受到的作用力df21为:

df=IdL×B

后者即电流元在磁场中的安培力公式。

在奥斯特发现电流的磁场

安培定则

效应后,法国物理学家安培又进一步做了大量实验,研究了磁场方向与电流方向之间的关系,并总结出安培定则,也叫做右手螺旋定则。

右手螺旋定则可以用来找到两个矢量的叉积的方向。由于这用途,在物理学里,每当叉积出现时,就可以使用右手螺旋定则。以下列出一些物理量,它们的方向可以用右手螺旋定则找出:

一个正在进行转动运动的物体,其角速度和此物体内部任何一点的转动速度。

施加作用力于某位置所造成的力矩

载流导线在四周所产生的磁场。

随着时间的演进而变化的电通量也会生成磁场

移动于磁场的带电粒子所感受到的洛伦兹力

移动于磁场的导体,因为动生电动势而产生的感应电流

流体在任意位置的涡度。[1]

我们通常通过以下三种方法辨别地球的南北极:

发明人安培

1.立木棒垂直于地面,白天时阴影的指向即为北极;但这只限于北回归线以北北极圈以南的人们,所以此种方法不可行;

2.指南针;但地理北极和地磁北极有区别,故也不可行;

3.借助星体;北极星和南十字星座;这种方法在夜里可行。

更深层的问题,出现在把我们关于北的概念,推广到宇宙中其他部分的某个星球上时;因为如果“北”这个词有什么普遍的含义,那么任何别的星球也应有北极和南极。那么它的北极究竟是哪一个呢?因为所有的星球看起来都将完全不同。

天文学家们对此有一个简单的规则,他们称之为“右手螺旋定则”。偶尔地,天文学家们也需要解决这样的问题。圣父基督说不定就是其中之一,至少按照《新科学家》(New Scientist)的一期圣诞特刊的说法是这样。在一篇文章中,当问到我们的太阳系中的某个其他星球或月亮的北极,是否能为圣诞老人提供比地球更好的居所时,贾斯廷马林斯简洁地描述了这一规则:

"使你的右手握拳成拇指向上的形状。如果行星的运转方向与你手指的弯曲方向相符,你大拇指所指的就是北极。试着用它比划一下地球的旋转方式(地球的旋转式自西向东,这也是为什么太阳看起来是从东到西运行的原因)。"

对于地球来说,金星的北极是位于其底部的,因为在我们的太阳系行星中,金星是唯一在反方向上旋转的。

可分为力对轴的矩和力对点的

力对轴的矩是力对物体产生绕某一轴转动作用的物理量。它是代数量,其大小等于力在垂直于该轴的平面上的分力同此分力作用线到该轴垂直距离的乘积;其正负号用以区别力矩的不同转向,按右手螺旋定则确定:以右手四指沿分力方向(X轴/Y轴),且掌心面向转轴(X轴/Y轴)而握拳,大拇指方向(Z轴)与该轴正向一致时取正号,反之则取负号。

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