載流迴路

載流迴路

在電磁學裡,載流迴路(current carrying loop)定義為載有電流的“閉合迴路”(closed loop)。載流迴路是一種理論元件,並沒有設定這迴路的材料為什麼,也沒有設定迴路的物理性質。所以術語“載流迴路”給出的信息是:

1)這迴路載有電流。

2)設定這迴路的任意一點為初始點。從這初始點順著迴路路徑移動,必定會再遇到初始點。在這移動路途中間,不會重複地經過任何一點多於一次。繼續再移動於迴路路徑,只會重複地遇到先前經過的點。這迴路是閉合迴路。

平面迴路

在一條處於平面的載流迴路中,磁偶極矩是電流乘於迴路面積:

載流迴路 載流迴路
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載流迴路 載流迴路
載流迴路 載流迴路

其中, 為磁偶極矩, 為電流, 為面積矢量。

面積矢量和磁偶極矩的方向是由右手定則給出:順著電流方向,將四根小手指朝著手掌彎曲,伸直大拇指,則大拇指所指的方向即是面積矢量的方向,也是磁偶極矩的方向。

任意迴路

載流迴路 載流迴路

對於任意迴路案例,假設迴路載有電流 ,則其磁偶極矩為

載流迴路 載流迴路
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其中, 是積分曲面, 是微小面積元素,

引用矢量積分恆等式

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其中, 是 邊緣的閉合迴路, 是微小線元素, 是 的位置。

所以,

載流迴路 載流迴路

力矩和能量

載流迴路 載流迴路
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載流迴路在磁場中的力矩 和能量,與磁矩的關係為:

載流迴路 載流迴路
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其中, 為磁場。

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