[发明专利]利用实验测量毕奥-萨伐尔定律中距离修正常数的方法

说明书

利用实验测量毕奥‑萨伐尔定律中距离修正常数的方法，是利用可测量磁感应强度的装置，在长导线附近的空间点P1处测量该处的磁感应强度，得到该处磁感应强度参数B1，利用测距装置测量空间点P1与长导线的中心线之间的距离，得到距离参数R1；然后再沿着长导线的垂直方向移动测量磁感应强度的装置，在长导线附近的空间点P2处测量该处的磁感应强度，得到该处磁感应强度参数B2，利用测距装置测量空间点P2与长导线的中心线之间的距离，得到距离参数R2。其目的是提供一种可解决现有的毕奥‑萨伐尔定律存在明显的缺陷，精确得到毕奥‑萨伐尔定律的距离修正常数的利用实验测量毕奥‑萨伐尔定律中距离修正常数的方法。

技术领域

本发明涉及一种利用实验测量毕奥-萨伐尔定律中距离修正常数的方法。

背景技术

在静磁学中，毕奥-萨伐尔定律(英文：Biot-Savart Law)描述电流元在空间任意点P处所激发的磁场。毕奥-萨伐尔定律表示如下：

电流元Idl在空间某点P处产生的磁感应强度dB的大小与电流元Idl的大小成正比，与电流元Idl所在处到P点的位置矢量和电流元Idl之间的夹角的正弦成正比，而与电流元Idl到P点的距离r的平方成反比。

dB＝k Idl·sinθ/r²

式中k＝μ₀/4π，μ₀为真空磁导率；

现有的毕奥-萨伐尔定律存在一个明显的缺陷，就是在电流元Idl到P点之间的距离趋于零的情况下，磁感应强度dB会趋于无穷大，但是，这个结论显然与事实不符，因为P点即使是在电流元Idl的原点处，也不可能产生无穷大的磁感应强度dB。事实上，即使电流元Idl到P点之间之间的距离趋于零，磁感应强度dB也只能是趋于一个常数，绝不会是无穷大,换言之，即使在构成电子流的一个个电子所在的原点处，该处的磁感应强度dB也只能是一个常数，绝不会是无穷大。因此，修正后的毕奥-萨伐尔定律可表示如下：

电流元Idl在空间某点P处产生的磁感应强度dB的大小与电流元Idl的大小成正比，与电流元Idl所在处到P点的位置矢量和电流元Idl之间的夹角的正弦成正比，而与电流元Idl到P点的距离r加上距离修正常数X的平方成反比，即：

dB＝k Idl·sinθ/(r+X)² (1)

式中X是毕奥-萨伐尔定律的距离修正常数，k＝μ₀/4π。

或者，修正后的毕奥-萨伐尔定律可表示如下：

电流元Idl在空间某点P处产生的磁感应强度dB的大小与电流元Idl的大小成正比，与电流元Idl所在处到P点的位置矢量和电流元Idl之间的夹角的正弦成正比，而与电流元Idl到P点的距离r的平方加上距离修正常数X成反比，即：

dB＝k Idl·sinθ/(r²+X)

式中X是毕奥-萨伐尔定律的距离修正常数，k＝μ0/4π。

需要说明的是，在得到足够精确、足够多的实验数据后，通过插入实验数据进行计算，有可能发现距离修正常数X不是一个常数，而是变化不定的变数，这表明修正后的二个毕奥-萨伐尔定律的公式都不对，这时候就要根据这一具体情况调继续整毕奥-萨伐尔定律的表达式，直至根据实验数据计算出来的距离修正常数X非常贴近于一个常数为止，这时候的磁场强度的表达式才是最符合实际状态的、也更加精确的磁场强度计算公式。

需要指出的是，毕奥-萨伐尔定律的距离修正常数X的具体数值是多少，人们在目前并不知道。因此，有必要通过实验测量来得到毕奥-萨伐尔定律中距离修正常数X的具体数值。

发明内容