引入
静电场有高斯定理,通过闭合曲面的电通量与内部电荷有关。磁场也有类似的定理吗?有——安培环路定理描述了磁场的环路规律。
正文
定义
安培环路定理:磁场沿任意闭合回路的环流等于穿过该回路所包围面积的电流的代数和乘以 。
物理意义
这个定理说明磁场是有旋场(非保守场),旋度来源是电流。与电场的高斯定理对比:
| 电场 | 磁场 | |
|---|---|---|
| 通量定理 | (无磁单极) | |
| 环路定理 | (静电场保守) | (有旋) |
利用安培环路定理求磁场
对具有对称性的电流分布,可以用安培环路定理方便地求出磁场:
- 无限长直导线:
- 螺线管内部:( 为单位长度匝数)
- 环形螺线管:
修正形式
麦克斯韦指出,变化电场也产生磁场(位移电流),完整的安培环路定理应修正为:
这是麦克斯韦方程组中的一个方程。
引出
安培环路定理是分析磁场分布的有力工具。变化磁场产生电场的规律则由法拉第电磁感应定律描述。
磁场与电场共同构成了完整的麦克斯韦方程组。