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安培定則
鎖定
安培定則,也叫右手螺旋定則,是表示電流和電流激發磁場的磁感線方向間關係的定則。通電直導線中的安培定則(安培定則一):用右手握住通電直導線,讓大拇指指向直導線中電流方向,那麼四指指向就是通電導線周圍磁場的方向;通電螺線管中的安培定則(安培定則二):用右手握住通電螺線管,讓四指指向電流的方向,那麼大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。
*注:安培定則和安培定律是兩個不同的概念。
安培定則基本定義
直線電流的安培定則對一小段直線電流也適用。環形電流可看成多段小直線電流組成,對每一小段直線電流用直線電流的安培定則判定出環形電流中心軸線上磁感應強度的方向。疊加起來就得到環形電流中心軸線上磁感線的方向。直線電流的安培定則是基本的,環形電流的安培定則可由直線電流的安培定則導出,直線電流的安培定則對電荷作直線運動產生的磁場也適用,這時電流方向與正電荷運動方向相同,與負電荷運動方向相反。
右手螺旋定則:1、假設用右手握住通電導線,大拇指指向電流方向,那麼彎曲的四指就表示導線周圍的磁場方向。 2、假設用右手握住通電螺線管,彎曲的四指指向電流方向,那麼大拇指的指向就是通電螺線管內部的磁場方向。
安培定則發現過程
安培定則主要應用
一個正在進行轉動運動的物體,其角速度和此物體內部任何一點的轉動速度。
載流導線在四周所產生的磁場。
隨着時間的演進而變化的電通量也會生成磁場。
流體在任意位置的渦度。
由旋轉設定的方向
右手螺旋定則可以用於安培定律的兩種互補應用方法
安培右手螺旋定則:將右手的大拇指指向磁場方向,再將其它四根手指握緊電線,則彎曲的方向決定電流的方向。
右手螺旋定則也可以用來辨明一條電線四周磁場的方向。對於這用法,右手螺旋定則稱為“安培右手螺旋定則”,或“安培定則”。如圖1所示,假若將右手的大拇指朝着電線的電流方向指去,再將其它四根手指握緊電線, 則四根手指彎曲的方向為磁場的方向。
在矢量微積分裏,右手螺旋定則被用來定義面積矢量和其邊界矢量之間的關係:將四根手指指向邊界矢量的方向,大拇指為面積矢量的方向。
安培定則螺旋定則
更深層的問題,出現把我們關於北的概念,推廣到宇宙中其他部分的某個星球上時;因為如果“北”這個詞有什麼普遍的含義,那麼任何別的星球也應有北極和南極。那麼它的北極究竟是哪一個呢?因為所有的星球看起來都將完全不同。
天文學家們對此有一個簡單的規則,他們稱之為“右手螺旋定則”。偶爾地,天文學家們也需要解決這樣的問題。聖父基督説不定就是其中之一,至少按照《新科學家》(New Scientist)的一期聖誕特刊的説法是這樣。在一篇文章中,當問到我們的太陽系中的某個其他星球或月亮的北極,是否能為聖誕老人提供比地球更好的居所時,賈斯廷·馬林斯簡潔地描述了這一規則:
"使你的右手握拳成拇指向上的形狀。如果行星的運轉方向與你手指的彎曲方向相符,你大拇指所指的就是北極。試着用它比劃一下地球的旋轉方式(地球的旋轉式自西向東,這也是為什麼太陽看起來是從東到西運行的原因)。"
對於地球來説,金星的北極是位於其底部的,因為在我們的太陽系的行星中,金星是在反方向上旋轉的。
安培定則力矩
可分為力對軸的矩和力對點的矩。
力對軸的矩是力對物體產生繞某一軸轉動作用的物理量。它是代數量,其大小等於力在垂直於該軸的平面上的分力同此分力作用線到該軸垂直距離的乘積;其正負號用以區別力矩的不同轉向,按右手螺旋定則確定:以右手四指沿分力方向(X軸/Y軸),且掌心面向轉軸(X軸/Y軸)而握拳,大拇指方向(Z軸)與該軸正向一致時取正號,反之則取負號。
安培定則簡化方法
還有另一種方法,是安培定則的一種轉換後的方法,我們暫且將它稱之為pSqN法。
pSqN法定義:從螺線管的螺旋口處看螺線管,如果形狀是字母"p"狀,那麼螺旋管的正極就是S極;如果形狀是"q"狀,那麼螺線管正極就是N極。
解釋:
先尋找螺線管的正極,也就是它的電流進入處;
這就是一種螺線管的判定方法pSqN法。
逆定理:觀察螺線管的螺旋口,如果是"p"狀,那麼S極處,便是這個螺線管的正極;如果是"q"狀,那麼N極處,便是這個螺線管的正極。
pSqN法適合於學生做題時不靠手在大腦中快速判定螺線管的正負極與N、S極的對應關係。為確保萬一,在做題時使用安培定則則可以更安全、保證無錯誤。
此外,安培定則可以簡化為“上左下右”,即當磁體橫放時,電流方向在正面的方向由下而上,則N極在左,即“上左”,反之電流向下時右側是N極,即“下右”。可通過此法快速判定N極。
- 參考資料
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- 1. Ampere’s rule .知網百科[引用日期2022-07-25]