淺談閉合回路在安培環(huán)路定理應(yīng)用中的選取

摘 要：隨著社會(huì)的快速發(fā)展，閉合回路在安培環(huán)路定理中的應(yīng)用以及選取十分關(guān)鍵。其不僅能夠有效地提升電力運(yùn)行的效率，而且還能結(jié)合安培定律的變化情況進(jìn)行全面的分析。文章主要針對(duì)閉合回路在安培環(huán)路定理中的選取以及應(yīng)用進(jìn)行了全面的分析。

關(guān)鍵詞：閉合回路；安培環(huán)路定理；應(yīng)用選取

在進(jìn)行閉合回路的安裝過(guò)程中，其需要對(duì)安培環(huán)路進(jìn)行不同時(shí)段的選取。在電流處于交變的范圍之中時(shí)，其正弦電流在交變的過(guò)程中，同樣需要對(duì)其電流運(yùn)行的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行精確的計(jì)算，從而達(dá)到良好的選取效果。

1 閉合回路在安培環(huán)路的應(yīng)用分析

在電磁學(xué)的學(xué)習(xí)中，安培環(huán)路被視為重要的定理之一。通過(guò)對(duì)安培環(huán)路定理進(jìn)行文字表達(dá)，左端積分線的表述，由于在實(shí)際運(yùn)算的過(guò)程中，一些特定的具有對(duì)稱性的載流磁場(chǎng)，沿任意閉合曲線L計(jì)算的機(jī)選方法將不再實(shí)用。因此我們需要選擇更為合適的閉合回路，精準(zhǔn)的計(jì)算出能夠?qū)Υ艌?chǎng)性質(zhì)進(jìn)行描述的物理量，也就是磁感強(qiáng)度云。在安培環(huán)路定理的運(yùn)算過(guò)程中，由于某些閉合電路與積分路徑有著直接的關(guān)系。因此，對(duì)磁感強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，運(yùn)用安培環(huán)路定理運(yùn)算過(guò)程中選取閉合回路是至關(guān)重要的一點(diǎn)，尤其是針對(duì)怎樣去選取閉合回路以及選取閉合回路需要符合哪些條件。文章針對(duì)選擇閉合回路的基本要求進(jìn)行細(xì)致的闡述以及深入的探討，就如何選取閉合回路等一系列問(wèn)題，通過(guò)實(shí)例進(jìn)行一一說(shuō)明。

通過(guò)選取適合的閉合回路來(lái)解決具有特定對(duì)稱性的特殊磁場(chǎng)，更好的將表達(dá)式左端的矢量積分成功轉(zhuǎn)化為標(biāo)量積分。這樣才能夠進(jìn)行進(jìn)一步的部分積分的轉(zhuǎn)換，使得環(huán)路路徑上的磁感強(qiáng)度能夠處處相等，在進(jìn)行積分運(yùn)算時(shí)，會(huì)較容易的計(jì)算積分。

2 閉合回路的形狀分析

為了能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)需求，需要對(duì)閉合回路的選取作以下幾方面的考慮。需要考慮的首要問(wèn)題就是閉合回路的形狀，應(yīng)該盡量滿足所選的閉合回路上的任意曲線元，在曲線元處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角為0度，90度、180度等特殊角，能夠簡(jiǎn)便的化簡(jiǎn)標(biāo)量B和dl的關(guān)系式。通過(guò)對(duì)常見(jiàn)例子的分析可以看出，對(duì)于閉合回路的合適形狀的選取，積分回路形狀可根據(jù)磁場(chǎng)中磁感線的形狀進(jìn)行選取。例如：磁場(chǎng)中的磁感線為圓形時(shí)，積分回路一般也選擇圓形回路。反之，當(dāng)磁場(chǎng)中的磁感線為直線時(shí)，積分回路一般也選擇矩形或直線回路更為適合。

3 閉合回路的大小以及位置分析

閉合回路的位置擺放以及擺放的大小需要根據(jù)特定情況進(jìn)行分析，不能隨意而定。在積分回路中，部分閉合回路需要放置在所求的磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度分析時(shí)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度值不為零時(shí)，可以保障回路中有電流存在。另外，當(dāng)磁感強(qiáng)度的夾角為0度、90度、180度等特殊角時(shí)，選取閉合回路的放置位置時(shí)，首先應(yīng)該考慮任意線元在閉合回路上的作用。當(dāng)磁感線為圓形時(shí)，積分回路的形狀也相應(yīng)的選取圓形回路，位置選擇與磁感線為同心圓的閉合回路。

4 閉合回路在安培環(huán)路定理應(yīng)用中的選取

閉合回路的方向遵循右手（螺旋）定則，需要讓部分積分路徑上的線元開(kāi)與線元處的磁感強(qiáng)度B處于同向。可以利用安培環(huán)路定理進(jìn)行磁場(chǎng)分布的計(jì)算，設(shè)一個(gè)長(zhǎng)直螺線管，單位長(zhǎng)度為繞匝線圈的N倍，然后設(shè)置電流強(qiáng)度為1（通過(guò)每匝線圈），計(jì)算此直線螺線管特定點(diǎn)P的磁感強(qiáng)度。通過(guò)分析可以看出，中間部分的磁場(chǎng)為均強(qiáng)磁場(chǎng)，同時(shí)，直線螺線管的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，內(nèi)磁場(chǎng)相對(duì)較弱，與螺線管軸線方向平行，外磁場(chǎng)則是沿著與軸線垂直的方向分布。根據(jù)磁場(chǎng)分布的情況，可以判斷出此類情況應(yīng)選擇回路作為分析基礎(chǔ)，由于回路位置的選擇上對(duì)計(jì)算結(jié)果有一定的影響，因此回路的大小和位置的選擇至關(guān)重要。

一般情況下，假設(shè)三個(gè)不同的回路abcda，由于所圍的電流為垂直方向，那么回路方向則定為逆時(shí)針?lè)较颉Ｒ簿褪莂b段和cd段是垂直關(guān)系。當(dāng)da段與磁場(chǎng)方向相同，且磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，可以利用安培環(huán)路定理進(jìn)行計(jì)算，與事實(shí)相符。回路周圍有電流可以得出B=0的結(jié)果，顯然與事實(shí)不符。對(duì)回路周圍有電流，但周圍的電流垂直向內(nèi)和垂直向外的數(shù)目一樣，通過(guò)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和對(duì)比，得出以下結(jié)論：形狀和方向一致的兩個(gè)矩形回路，由于大小和放置位置不同，所得到的結(jié)果也不一樣。只有當(dāng)回路為abcda的時(shí)候，計(jì)算結(jié)果才更加準(zhǔn)確。

然后我們?cè)偌僭O(shè)一個(gè)內(nèi)部為真空的螺繞環(huán)，設(shè)一個(gè)螺線管，單位長(zhǎng)度為繞匝線圈的N倍，然后設(shè)置電流強(qiáng)度為1（通過(guò)每匝線圈），然后我們對(duì)螺繞圈內(nèi)的磁場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)分析可以看出，由于線圈對(duì)螺繞環(huán)進(jìn)行密集的纏繞，以至于環(huán)外的磁場(chǎng)相對(duì)微弱，我們?cè)诖丝梢院雎圆挥?jì)。在螺繞環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)相對(duì)集中，電流作用下，磁場(chǎng)呈現(xiàn)出對(duì)稱的特性。與螺繞環(huán)內(nèi)的磁感線成為同心圓，磁感線沿著圓周的方向，并且磁感強(qiáng)度和大小在同一圓周上的各個(gè)點(diǎn)的數(shù)值相同。

通過(guò)磁場(chǎng)的分布情況進(jìn)行分析，可以選擇和磁感線同心的圓形閉合回路，圓形閉合回路上的任意線元的大小處處相等，使得積線能夠成為沿圓周切線方向，且磁感強(qiáng)度在圓周上數(shù)值相同的同心圓，選擇和磁感線同心同向的圓形閉合回路（虛線部分），根據(jù)安培環(huán)路定理能夠非常簡(jiǎn)便地計(jì)算出所求結(jié)果。當(dāng)0

因此，在利用安培環(huán)路定理計(jì)算的同時(shí)，對(duì)一些特定的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算需要對(duì)閉合回路做再三考量，最后選取更為合適的閉合回路，為了能夠得到更加準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，閉合回路的大小、方向以及形狀和位置都要全面的進(jìn)行考慮。

5 結(jié)束語(yǔ)

閉合回路在安培環(huán)路定理應(yīng)用中的選取十分關(guān)鍵，其不僅能夠有效地提升電路整體的運(yùn)行效率，而且還可以讓整體的電磁效應(yīng)得到全面的完善，在進(jìn)行安培環(huán)路定理應(yīng)用的過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其電路進(jìn)行全面性的分析，并做好整體閉合回路的選取工作，從而達(dá)到理想的選取效果。

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