电流与磁场
電流と磁場
本章处理磁场和磁通量、电流产生的磁场，以及磁场对载流导线和运动电荷的作用。磁通变化产生电动势是下一章的任务。
学习目标
- 能用右手规则判断电流磁场方向并做矢量叠加
- 能判断安培力的方向、大小和力矩效应
- 能用洛伦兹力分析带电粒子的偏转与圆周运动
从〈磁场与磁通量〉建立语言，〈电流产生的磁场〉连接电流，再依次读〈电流在磁场中受的力〉和〈洛伦兹力〉。
- 1磁场与磁通量磁場磁通密度 B 的单位是特斯拉（T）。磁通量 Φ = BS cosθ，其中 θ 是 B 与面的法线的夹角。磁感线闭合、永不相交，磁场对静止电荷不施力。
- 2电流产生的磁场電流がつくる磁場直线电流 B = μ₀I/(2πr)，与距离成反比（不是平方反比）；圆形电流圆心处 B = μ₀I/(2r)；螺线管内部 B = μ₀nI 且与半径无关。方向一律用右手螺旋定则。
- 3电流在磁场中受的力電流が磁場から受ける力F = BIL sinθ，θ 是电流与磁场的夹角。电流平行于磁场时 F = 0（不是最大）。同向平行电流互相吸引，反向互相排斥——与电荷的规律恰好相反。
- 4洛伦兹力ローレンツ力F = qvB sinθ。垂直入射时粒子做匀速圆周运动，半径 r = mv/(qB)、周期 T = 2πm/(qB)。周期与速率和半径都无关，这是回旋加速器能工作的原因。