| English | 意味 |
|---|---|
| Ampère's law/ˈæmpeəz lɔː/ | アンペールの法則 |
| Amperian loop/æmˈpɪərɪən luːp/ | アンペアループ |
Gauss's law has a magnetic cousin — a shortcut for B
- Adding up Biot–Savart pieces for a whole coil is hard work.
- When the field is symmetric, there is a one-line shortcut.
- Ampère's law 安培定律 links the field around a loop to the current through it.
- It plays the same role for $B$ that Gauss's law plays for $E$.
アンペールの法則は、____が電場に対して果たす役割と同じ役割を磁場に対して果たす。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
どちらも対称性による簡略化である: Eに対してはガウス、Bに対してはアンペール。
The law itself
- Around any closed loop: $\oint \vec B \cdot d\vec\ell = \mu_0 I_{\text{enc}}$.
- The left side sums the field along the loop; the right is the enclosed current.
- Only the current threading the loop counts.
- Choose the loop cleverly and $B$ pops right out.
アンペールの法則において、ループ周りに和をとった磁場は:
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
$\oint \vec B \cdot d\vec\ell = \mu_0 I_{\text{enc}}$.
Only enclosed current matters
- A current outside the loop adds nothing to the line integral.
- Its field goes around one side of the loop and back on the other — it cancels.
- So the right side counts only $I_{\text{enc}}$, the current passing through.
- Same idea as Gauss's law, with current in place of charge.
アンペールループの外にある電流は、Bの線積分への寄与を与えない。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
囲まれた電流のみが有効であり、外部の電流はループ周りで相殺される。
Pick an Amperian loop with the symmetry
- Straight wire → a circular Amperian loop 安培环路 around it.
- Solenoid → a rectangular loop through its side.
- Choose it so $B$ is constant and along (or across) each part of the loop.
- Then $\oint \vec B \cdot d\vec\ell$ becomes a simple $B \times (\text{length})$.
どの電流がループに囲まれているか？
アンペールの法則ではループを通り抜ける電流のみを用いる。各導線を分類せよ。
Bを周回して積分する閉じた経路を ____ ループと呼ぶ。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
これは対称性に合わせるために選ばれたアンペールループである。
アンペールの法則に関する正しい記述をすべて選びよ。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
常に真だが、対称性が用いられるのが最も良く、囲まれた電流のみ — 閉じたループ周りに.
Fast, clean results
- Around a straight wire: $B = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi r}$ — recovered in one line.
- Inside a long solenoid: $B = \mu_0 n I$, where $n$ is turns per metre.
- Inside a toroid, the field is neatly confined to the ring.
- Each drops out of Ampère's law with almost no algebra.
アンペールの法則により、長いソレノイド内部の磁場は次のように与えられる:
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
ソレノイド内部で $B = \mu_0 n I$ ($n$ = 単位長さあたりの巻数)。
Use a circular Amperian loop of radius $r$ around a straight wire carrying $I$.
- Symmetry: $\oint B\,d\ell = B(2\pi r)$.
- Set equal to $\mu_0 I$: $B = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi r}$ — the straight-wire result.
Like Gauss's law, Ampère's law is always true but only useful when symmetry makes $B$ constant along your loop. And only the enclosed current counts — a nearby wire outside the loop changes $B$ but adds nothing to $\oint \vec B \cdot d\vec\ell$.
Ampère's law says $\oint \vec B \cdot d\vec\ell = \mu_0 I_{\text{enc}}$ — the field around a loop depends only on the enclosed current. Pick an Amperian loop matching the symmetry to read $B$ off in one step (straight wire $\mu_0 I/2\pi r$, solenoid $\mu_0 n I$).