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运动电荷的磁场-大学物理学

时间:2023-11-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:毕奥-萨伐尔定律告诉我们电流激发磁场,而电流的产生是大量载流子定向运动的结果.从本质上讲,磁场是由运动电荷激发的,一切磁现象都来源于电荷的运动.因此,运动电荷的磁场可以由毕奥-萨伐尔定律推导出来.电流的微观表达式为定向运动速度v 的方向与电流元Idl 方向相同,因此电流元代入毕奥-萨伐尔定律表达式(10.17),得电流元Idl 激发的磁场dB 是由电流元Idl 中dN=nSdl 个载流子共同产生的

运动电荷的磁场-大学物理学

毕奥-萨伐尔定律告诉我们电流激发磁场,而电流的产生是大量载流子定向运动的结果.从本质上讲,磁场是由运动电荷激发的,一切磁现象都来源于电荷的运动.因此,运动电荷的磁场可以由毕奥-萨伐尔定律推导出来.电流的微观表达式为

定向运动速度v 的方向与电流元Idl 方向相同,因此电流元

代入毕奥-萨伐尔定律表达式(10.17),得

电流元Idl 激发的磁场dB 是由电流元Idl 中dN=nSdl 个载流子共同产生的.因此平均起来每个载流子所产生的磁感应强度B 为

磁感应强度B 垂直于v 和r 所组成的平面,其方向由右手螺旋法则确定.

根据玻尔理论氢原子在基态时,电子原子核轨道半径r0 =0.53×10-10 m,速度为v=2.2×106 m/s.在垂直于轨道的轴线上任意一点P 的瞬时磁感应强度B 为(www.xing528.com)

电子绕轨道一周,垂直于轴线的分量完全抵消,只剩下平行于轨道的分量,考虑到r≫r0

上式与远离圆环中心的无限远处的载流圆环轴线上的磁场公式相同.

根据安培的假设,分子电流相当于基元磁体,为了更好地描述分子电流的磁性,我们引入磁矩的概念.将式(10.33)改写为

于是我们可将式(10.33)改写成矢量的形式

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