什么是毕奥萨伐尔定律
的Biot Savart Law.方程描述的是磁场由恒定的电动产生当前的.它把磁场与电流的大小、方向、长度和接近度联系起来。毕奥-萨伐尔定律两者都是一致的安培的巡回法和高斯定理.比奥·萨伐尔定律是静磁学的基础,起着类似于库仑的法律在静电学。
毕奥萨伐尔定律是由两位法国物理学家创造的,Jean Baptiste Biot和Felix Savart导出了磁通密度在1820年,由于附近的载流导体。通过观察磁罗盘针的偏转,这两位科学家得出结论:当前的任何元素都会向其周围的空间投射磁场。
通过观察和计算,他们推导出了一个数学表达式,其中磁通量密度dB与元素长度dl,即电流I成正比,磁场中某一点与电流元相连接的矢量和电流方向之间夹角和θ的正弦值,它与给定点到电流元的距离的平方成反比。
毕奥·萨伐尔定律陈述与推导
的毕奥萨伐尔定律可以表述为:
式中,k为常数,取决于所用单位的介质和系统的磁性。在国际单位制,
因此,最后的毕奥萨伐尔定律推导是,
让我们考虑一根带有电流I的长导线,也考虑空间中的点p。电线如下图所示,用红色表示。我们也考虑从点P到r处的无限小长度的导线dl,如图所示。这里,r是一个距离矢量,它使一个角θ与电流在导线无限小部分的方向一致。
如果您尝试可视化条件,则由于线的无限长度DL与由该部分的电线携带的电流直接成比例,您可以在点P处容易地理解点P处的磁场密度。
由于通过这条无限小导线的电流与整条导线本身所携带的电流相等,我们可以这样写,
我们也很自然地认为,由于导线的无穷小长度dl,点P处的磁场密度,与点P到dl中心的直线距离的平方成反比。数学上我们可以这样写,
最后,磁场该点P处的密度由于线的无限部分的丝也与电线无限长度DL的实际长度成正比。
由于θ是距离矢量R和电流方向通过电线的该无限部分之间的角度,D1的分量直接面向点P是DLSINθ,
现在,结合这三个表述,我们可以写成,
这是基本形式毕奥萨伐尔定律
现在,把常数k的值(我们在本文开始时已经介绍过)放到上面的表达式中,我们得到
在这里,μ0用于表示常数k为绝对磁导率它的值为4π10-7Wb/ A-m是SI单位制。μr的表达式为常数k相对渗透率的媒介。
现在,由于电流携带的总长度,P点P的磁通密度(b)导体导线可以表示为,
如果D是来自电线的点P的垂直距离,那么
现在,点P处的通量密度B可以重写为,
根据上图,
最后,B的表达是,
该θ取决于导线的长度和p点的位置。在导线的一定长度内,上图所示的θ角从θ1到θ2不等。因此,磁通量密度在点P由于总长度导体是,
假设导线是无限大的,θ从0变化到π,也就是θ1= 0到θ2=π。把这两个值放到上面的最终表达式中毕奥萨伐尔定律我们得到了,
这不过是表达安培的法律.