磁场中的安培环路定理
磁场的安培环路定理
电荷均匀分布
E
2 0r
E0
E
2 0r
E
r 2 0 R2
E 2 0r
电流均匀分布
B 0I 2r
B0
B 0I 2r
B
0 Ir 2R 2
B 0I 2r
(16)磁场的安培环路定理 （2）面对称
无限大载流导体薄板
I
已知：导线中电流强度 I
单位长度
位置移动
I1 I2
I4
I3
l
不变
? B dl 0 Ii 0 ( I2 I3 )
? 改变
?
不变
(16)磁场的安培环路定理
注意3
安培环路定理
n
B dl 0 Ii
i 1
当电流呈体分布时 B dl 0 S j dS
闭合路径包围的电流为电流
导线匝数n
解：分析对称性
磁力线如图 作积分回路如图
ab、cd与导体板等距
dB
ba
.........
cd
(16)磁场的安培环路定理
计B算 d环l 流abBdl cos 0
c
b
Bdl
cos
2
cd Bdl cos 0
da
Bdl
cos
2
B ab B cd
2B ab
l
B B1 B2 B3
Bdl
l
0 (I 2
I3)
【总结】以上结果对任意 形状的闭合电流（伸向无 限远的电流）均成立.
安培环路定理
磁场的安培环路定理
Chapter 7. 恒定磁场
§7.6 安培环路定理 作者：杨茂田
P. 26 / 31 .
例 ∞载流平板，截面上电流线密度为 j ，求平板两侧
的磁感应强度。 解 ( 电流线密度： j I ) b 磁场分布关于平板对称！ b c d a B dl
I
Chapter 7. 恒定磁场
§7.6 安培环路定理 作者：杨茂田
P. 25 / 31 .
课堂练习 密绕环形螺线管载流 I ，总匝数为N，求管内
磁感应强度。 提示：磁感线为同心圆。作如图圆形安培回路。
B dl B 2 r 0 N I
L
r o
L
0 N I 1 B 2 r r
B0
B
L
I
L
0 0 I 2 r
(r R) (r R)
B dl B 2 r
r
r
B dl 0 I
L
L
0 I B 2 r
可等效成 ……
rr R
L L
Chapter 7. 恒定磁场
§7.6 安培环路定理 作者：杨茂田
P. 19 / 31 .
0 I dl 0 I 2 r L
B
Chapter 7. 恒定磁场
§7.6 安培环路定理 作者：杨茂田
P. 4 / 31 .
在磁感线平面内作一闭合回路L：
L I I
r dl
d
L
B dl
0 I 2 r | dl | cos L
P. 6 / 31 .
对任意闭合回路L，由于：
大学物理-磁场 安培环路定律
Φ BS cos BS
s
一般情况 Φ s BdS
dS2
B
S 2
dS1
1
B1
dΦ1 B1 dS1 0
dΦ2 B2 dS2 0
B2
SB cosdS 0
磁场高斯定理
S B d S 0
物理意义：通过任意闭合曲面的磁通
量必等于零（故磁场是无源的）.
B B1 B2 B3
Bdl
l
0(I2 I3)
推广：
➢ 安培环路定理
n
B dl 0 Ii
i 1
n
安培环路定理
B dl 0 Ii
i 1
在真空的恒定磁场中，磁感强度 B沿任
一闭合路径的积分的值，等于 0乘以该闭合
路径所穿过的各电流的代数和.
注意
电流 I 正负的规定： I 与 L 成右螺旋
而与环路外电流无关。
3. B为环路上一点的磁感应强度，它与环路内外电流
都有关。
若
B
dl
0
并不一定说明环路上各点的 B 都为 0。
若 B dl 0 环路内并不一定无电流。
4.环路定理只适用于闭合电流或无限电流，
应用 安培环路定理的应用举例
例1
求载流螺绕环内的磁场
解 （1）对称性分析：环内B 线为同心
B dl B 2r 0 I
B 0 I 1 2r r
I
r LR
r L
分布曲线
B
0 I 2R B r
B 1 r
o
R
r
例4 无限大均匀带电(线密度为i)平面的磁场
解 如图，作安培环路
abcda，应用安培环路 定理
b
l B d l 2a B dl
09.3磁场的安培环路定理
二、安培环路定理的应用
B dl 0 I i
当场源分布具有高度对称性时，利用安培环路定理
计算磁感应强度
1. 无限长载流圆柱导体
已知：I、R 电流沿轴向，在截面上均匀分布 分析对称性 电流分布——轴对称 磁场分布——轴对称
I
R
B 的方向判断如下：
B dl 0 I
任意积分回路
B dl B cos dl
B dl 0 I
回路不环绕电流
0 I cos dl 2r 0 I 0 I rd 2 2r 2
.
I
r
d
B dl
.
B dl 0
R2
R1
I
r I
(3) r R1 , B 0
电场、磁场中典型结论的比较
电荷均匀分布 长直线 长 直 圆 柱 面
长 直 圆 柱 体 内 外
电流均匀分布
E 2 0 r
E0
0 I B 2r
B0
内
外
E 2 0 r r E 2 2 0 R E 2 0 r
由环路内电流决定
B dl 0 I i 0 ( I 2 I 3 )
由环路内外电流产生 环路所包围的电流
I1 I4
l
I2
I3
不变
?
I4
B dl 0 I i 0 ( I 2 I 3 )
?
不变
?
I1
l
改变
I2
I1
I3
I2
I4
R2 NI 0 2. B dS hdr R1 2r 0 NIh R2 ln 2r R1
安培环路定理
安培环路定理
安培环路定理，又称为安培定理或安培第二定理，是电磁学中的一条重要定理，描述了由电流所产生的磁场的性质。
它是由法国物理学家安德烈-玛丽·安培在19世纪初提出的。
安培环路定理是基于麦克斯韦方程组中的一个方程，可以用来计算磁场的强度。
根据该定理，通过电流所形成的磁场的磁感应强度H，沿着任意封闭曲线所围成的面积S的总磁通量Φ，与该封闭曲线所围成的电流之间的关系为：
∮H·dl = ∫∫S B·dS = Φ
其中，H是磁场的强度，dl是沿着闭合曲线的微元路径元素，B是磁感应强度，dS是平面面元素，Φ是通过该曲线所围成的面积的磁通量。
安培环路定理本质上是一个积分方程，可以通过对曲线的路径和曲面的选择来灵活地应用。
根据闭合曲线的选择不同，可以得到更方便的计算磁场的方法。
通常情况下，选择封闭曲线为简单的几何形状，例如圆形、矩形或直线，可以大大简化计算的过程。
安培环路定理的应用广泛，可以用于解决与电流所产生的磁场相关的问题。
例如，在电磁铁中，可以利用安培环路定理计算铁芯的磁场分布；在电感器中，可以通过该定理计算电感量。
此外，还可以利用安培环路定理推导出其他电磁学中的重要定理，如磁场的叠加定理和比奥-萨伐尔定律等。
综上所述，安培环路定理是电磁学中的一条基本定理，描述了电流所产生的磁场的性质。
通过应用安培环路定理，可以方便地计算出磁场的强度和分布，解决各种与电流和磁场相关的问题，为电磁学的研究和应用提供了重要的理论基础。
大学物理 5.4 磁场的安培环路定理
l
B
例2 载流长直螺线管磁场分布
如图，均匀密绕无限长直
螺线管通有电流为I，单位
长度匝数为n）
I
解：对称性分析—— 管内垂轴
b
Ba
平面上任意一点与 B轴平行
cd b c d a
(3)磁场是有旋场 —— 电流是磁场涡旋的轴心
B dl —— 不代表磁场力的功，仅是磁场与电流的关系
L
(4)安培环路定理只适用于闭合的载流导线，对于任 意设想的一段载流导线不成立
2. 安培环路定理的应用
在静电场中，当带电体具有一定对称性时 可以利用高斯定理很方便的计算其电场分布。 在恒定磁场中，如果电流分布具有某种对称性， 也可以利用安培环路定理计算电流磁场的分布。
由 于 这 时 I 内 =0 ， 所 以 有 B=0 (在螺线环外)
l2
l1
可见，螺线环的磁场集中在
环内，环外无磁场。
对载流长直密绕螺线管，若线圈中通有电流强度为I的电
流,沿管长方向单位长度上的匝数为n，则由安培环路定理容
易求得：管内： B onI
说明
(1)积分回路绕行方向与电流方向呈右螺旋
关系
满足右螺旋关系时 Ii 0 反之 Ii 0
I
1
I
I
3
2l
I I
l
l B dl o ( I1 I2 ) l B dl o ( 2I I) oI
(2)公式中的 B 是环路上的磁感应强度，使
空间所有电流共同激发的。
L
B
LB
dr
第二十讲：§6.4磁场的安培环路定律
第二十讲： §6.4磁场的安培环路定理一、安培环路定理；是磁场与电流之间相互作用的基本定律之一 1、表述：在稳恒磁场中，B 沿任意闭合回路的积分等于该闭合回路所包围的电流的代数和乘以0μ 。
2、表达式：∑⎰=⋅iI d B 0μ两点说明：①∑i I 虽是闭合回路内所环绕的电流，且满足右手螺旋法则。
但是B 是与闭合回路内外电流有关，即B 是闭合回路内外电流共同作用的结果。
环路外的电流对 d B L ⋅⎰无贡献。
②当B 无对称性时，安培环路定理仍成立，只是B 不能提到积分号外面来，所以，利用安培环路定理不能求解B ，必须利用比-萨定律及叠加原理来进行求解。
二、安培环路定理的应用1、无限长圆柱载流导体的磁场分布∑⎰=⋅iI d B 0μR r ：20122122RIr B r RIr B πμππμπ=⇒=⋅Rr ：rI B I rB πμμπ220202=⇒=⋅☆如果是无限长圆面载流导体的磁场分布∑⎰=⋅iI d B 0μR r ：00211=⇒=⋅B r B πRr ：rI B I rB πμμπ220202=⇒=⋅2、长直载流螺线管内的磁场分布∑⎰=⋅iI d B 0μd B d B d B d B d addccbba⋅+⋅+⋅+⋅=⋅⎰⎰⎰⎰⎰BnIB I ab n ab B abd B 00B μμ=⇒=⇒=⋅⎰电流数密度：单位长度的电流数。
3、载流环形螺线管内的磁场分布∑⎰=⋅iI d B 0μr 2B d B Lπ==⋅⎰⎰d BnII rN B NI r 00022B μπμμπ==⇒=小结：磁场的安培环路定理 作业：P253预习：§6.5 磁场对运动电荷和载流导线的作用第二十讲： §6.4磁场的安培环路定理 作业：P2536-15 （1）a r <，由安培环路定理可得201220122aIrB raI r B πμππμπ==（2）b r a <<rIB Ir B πμμπ220202==（3）c r b <<)(2)()()(222220302222222203b c r r c I B I b c rc b c b r I I r B --=--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=πμμππμπ（4）0,4=>B c r6-16 （1）如图示，过P 点作一半径为r 的圆形回路，圆心为O ，由安培环路定律可得 rNIB NI u r B πμπ2,200==故绕线环内磁感强度B 的大小与径向距离r 成反比。
磁场的安培环路定理 及其应用
磁场的安培环路定理及其应用
， ，
，
，
例题讲解 8
设无限长载流直螺线管的缠绕密度（即单位长度上的线圈匝数）为 n，通有电流 I，求该螺线管内的
磁场。
穿过矩形回路 ABCDA 的线圈匝数为 n AB ，通过每匝线圈的电流为 I，所以穿过回路的电流总和为
nI AB ，于是由安培环路定理得 B AB 0nI AB 所以 B 0nI 可以看出：磁感应线 B 的大小与环形回路 AB 边在管内的位置无关，表明无限长载流直螺线管的磁
由于在圆柱体内电流密度是均匀的，即电流密度为
j
I R2
，
通过截面积 r2
的电流为
L内
Ii
jr 2
Ir 2 R2
于是有
B dl
L
2rB
0
L内
Ii
0
Ir 2 R2
可得 B
0 Ir
2R2
(r
R)
作出 B 的值随 r 的变化曲线，如图所示。
磁场的安培环路定理及其应用 1.2 安培环路定理的应用
2．长直载流螺线管的磁场
长直螺线管是常用的电气器件，一般都是密绕的。当通有电流时，螺线管内产生匀强磁场，而 在螺线管外部远离两端的磁场很弱，可以认为磁感应强度B的大小为零。
下面通过例题来说明长直载流螺线管内的磁场。
磁场的安培环路定理及其应用
， ，
，
，
例题讲解 8
设无限长载流直螺线管的缠绕密度（即单位长度上的线圈匝数）为 n，通有电流 I，求该螺线管内的
磁场。
过管内任意场点作如图所示矩形回路 ABCDA，在回路的 CD 段上以及 BC 和 DA 段的管外部分，均
有 B 0 ，在 BC 和 DA 段的管内部分，B 与 dl 相互垂直，即 B dl 0 ，回路的 AB 段上各点 B 的大小