长螺线管的自感-互感计算中的一个问题

在不受铁磁质影响的条件下,把两个自感分别为L1和L2的长螺管按不同方式联接:(一)顺接成一体.如图一.如果它们单位长度上绕线匝数n相等,这两个螺线管串联后的等效自感Le应为各螺线管原来具有的自感之和,即 Le=L1 l2(1)如果把上述两个相隔很远的螺线管的距离逐渐减小,并适当调整位置,顺接成图一的样子,我们一定会想到在这个调整位置的过程中,由于磁场的耦合逐渐加强,等效自感Le的表示式应由(1)改为(2)中的“±”分别与顺接、反接相对应,M为互感,它与L1及L2的关系为K是耦合系数. 但是,把两个绕线密度m相同(甚至可以不要求截面相同)的长螺线…     

自感线圈串联时总自感的求解

用电磁基础理论讨论了自感线圈串联时计算总自感系数的方法.结果表明,电感线圈串联时,总自感为L=^n∑1Li＋∑1≤（i,j） i≠j≤n Mij.     

关于自感系数的一个问题

在电磁学教学中，遇到了下面这样一个关于自感系数的问题．将自感线圈视为顺接、完全耦合、长度相同的两个半段，设每半段的自感为L0，总自感为L，由于顺接，根据文献     

有限长密绕矩形螺线管的自感系数

用磁场能量法得出计算自感系数的一般公式.通过直接积分得到了有限长密绕矩形螺线管自感系数的精确表达式,并对结果进行了图示和讨论.     

有限长螺线管磁场的全场分布

采用数值计算的方法给出了不同径向与轴向比的有限长螺线管磁场的全场数值解,借助DigitalMicrographTM软件给出L∶R =1,L∶R =2,L∶R =4三幅典型轴向与径向比的有限长螺线管磁场的全场分布图像.对不同径向与轴向比的有限长螺线管磁场均匀性的变化规律做了详细分析.     

关于两电感线圈串联时,等效自感系数L=L_1+L_2±2M的几种推导方法

关于两线圈串联的问题,在现行大专物理各教材中均有所涉及。诸如:程守洙“普通物理学”(第三版)习题13-41;赵凯华“电磁学”下册第43页;邱关源“电路(电工原理Ⅰ)”第233页等均是。在教学中如何推导这个公式,似可值得探讨。自己的作法是先向学生提出问题:两自感系数为L1及L2的线圈串联时,其等效自感系数是否是L1+L2呢。然后指出答案应是否定的,因其间还存在互感,但总可求出一等效自感系数。进而从自感系数的不同定义式出发,引出几种不同的推导。 推导一:据基本电磁感应定律,对自感L为常量的线圈,其自感应电动势为　,教自成系数可定义为L…     

载流螺线管周围的磁场

在任何一本物理学书中,几乎都有对于载流螺线管的磁场的叙述.然而这些书中着重描写的大多是关于螺线管内部的磁场,对于螺线管外的磁场这个问题,尚有进一步讨论之必要.一、问题的提出 有这样一个问题: 在载流螺线管外面环绕一周(见图11)的环路L上,φB·dl等于多少?[1] 对于这个问题,通常有两种解释,一曰:如果螺线管是密绕的,那末φB· dl= 0;二曰:如果认为螺线管并非理想的密绕,必有漏磁通存在,因而中φB·dl=u0i(其中i为导体中通过的电流).这两种解释那个正确呢?一般说来,在处理有关载流螺线管的问题时,在未加特别说明的情况下,大多认为是…     

线圈整体与局部自感系数的关系

一只长线圈可以看作两只相同线圈的串联，本文从理论上和实验上分析了整个线圈的自感系数L与半只线圈自感系数L0的关系，说明在大多数情况下整体线圈的自感L都不等于半只线圈自感L0的两倍或四倍．仅在μ值很高的环形线圈的情况下L=4L0才成立．     

有限长多层直螺线管的自感系数

利用Φ＝∫SB·dS＝∮lA·dl,逐一讨论单匝线圈自感、两线圈的互感和实际螺线管的自感系数的一般式,并借助于MATLAB快速便利地计算有限长多层直螺线管的自感系数.     

有限长密绕圆柱形螺线管自感系数的精确表达式

对于有限长密绕圆柱形螺线管,首先用贝塞尔函数展开法推导出自感系数的积分形式的表达式,然后用直接积分的方法得出两个级数形式的自感系数表达式,最后对这两个表达式作了简要的分析与比较.     

矩形截面有限长螺线管磁场的计算

如果将螺线管的表面电流看成是磁介质的磁化电流,那么螺线管的磁场就与介质的磁场完全相同。于是可以通过计算磁介质的磁场得到螺线管的磁场。根据公式B=μ0(H+M),磁介质的磁场或者磁感应强度可以分为两部分:一部分是磁化强度的贡献,另一部分是磁场强度。对于磁介质来说,由于没有传导电流,所以磁场强度的环路积分是零,而磁场强度对于闭合面的积分不是零。也就是说,这种情况下,磁场强度的方程与静电场电场强度的方程完全相同,因此可以用计算静电场电场强度的方法计算磁场强度,这就是处理磁场的等效的磁荷方法。利用等效的磁荷方法对矩形截面的有限长螺线管的磁场进行了讨论,给出了对称面上精确磁场的解析表达式,磁场的解析表达式中不包含积分和难以求和的级数,同时进行了数值分析。     

磁链的探讨

由同轴电缆自感系数两种解法的矛盾,引入对磁链的进一步分析.通过3个例子分析磁链与磁通的关系,得出磁链与磁通不仅有整数倍的关系,也可以是分数倍的关系.因此,得出在自感系数L=Ψ/I中的Ψ是指磁场线与电流交链的物理量,不该称呼全磁通或总磁通,而应谓之磁链.     

关于电感线圈的联接问题

探讨了电感线圈的几种联接,得到了两线圈顺接并联时完全耦合的必要条件,以及n个线圈串联或并联时的电感计算公式．     

巧用自感规律解物理竞赛题

由于回路中电流变化引起的磁场的变化,又会在回路自身激起感生电动势和感应电流,称为自感现象.因回路磁场由自身电流引起,故Φ=LI,其中L称为自感系数,由法拉第电磁感应定律ε     

双线并绕螺线管引入霍尔效应测量螺线管磁场的实验改进

针对大学物理实验中霍尔效应测量螺线管磁场实验中同一螺线管所通入电流既作为已知电流求霍尔元件的灵敏度又作为未知电流求螺线管的磁场这一不足,提出一种设计方法,采用双线并绕螺线管使两个电流进行有效区分,同时还可以测量螺线管内的叠加磁场,可使学生深刻全面理解霍尔效应测量螺线管磁场的原理及螺线管磁场的性质,并可作为设计性实验项目培养学生的创新意识。     

有限长螺线管磁场均匀性分布的理论分析和可视化研究

采用毕奥-萨伐尔定律,应用矢量叠加原理,具体讨论了长度为L=200 mm的螺线管的磁场分布.首先推导了单个圆形载流线圈的磁场在空间分布的积分公式,然后,利用Python软件求解绘制出了磁感应线,与经典物理教材进行了对比,验证了理论公式和数值计算的正确性.基于单个圆形载流线圈的结果,得到了有限长载流螺线管磁场全空间分布的理论公式,绘制了相应的磁感应线分布图,详细讨论了线圈匝数密度、螺线管长度对磁场空间分布均匀性的影响.发现匝数密度大于1000 m~(-1)时,螺线管在-74 mm≤z≤74 mm范围内的磁场可视为均匀磁场.本文的结果为大学物理和大学物理实验教学提供了可靠、直观清晰的素材.     

基于虚拟仪器技术的磁场的测量

以螺线管磁场测试仪为硬件基础,LabVIEW为软件支持,通过数据采集卡将两者结合,直接测得通电长直螺线管轴线上的磁场分布,实现了磁场的自动化测量。测试结果表明,不同励磁电流下,通电长直螺线管中部轴线上均为匀强磁场,且大小是端口处磁场的两倍。该方法原理直观明了,操作简单,可作为创新和研究型项目。     

两种载流螺线管轴线上磁场分布函数的比较

单层螺线管分布电容较小,常用于频率较高的电路中,多层螺线管与同体积的单层螺线管相比,容易获得较强的磁场,常用于低频或直流电路中.在物理实验中,后者比前者更为常用,因此,有必要对多层螺线管进行分析,并对两种螺线管进行比较. 一般多层密绕螺线管的轴向剖面如图所示,斜线区表示绕组.其内半径为R_1,外半径为R_2,长度为L,总匝数为N.下面     

基于麦克斯韦方程的交变电流长螺线管磁场

为了分析方波驱动长螺线管内磁场畸变机理,利用麦克斯韦方程研究了螺线管内外的磁场分布情况。首先,利用麦克斯韦方程,分别建立了正弦波驱动螺线管内外电场、磁场模型,并结合安培环路定律和电磁感应定律选取了合适的边界条件,得到了正弦波驱动长螺线管的磁场分布;其次,通过傅里叶变换将方波信号变换为多个正弦信号叠加的形式,从而得到了方波驱动长螺线管磁场分布;最后,通过仿真试验重点分析了方波驱动信号频率对磁场的影响,并得出结论:方波驱动长螺线管磁场波形会失真、畸变,驱动信号频率较低、距离螺线管轴线距离较近处,磁场的方波特性较好。     

无限长密绕螺线管的磁场

在普通物理教材中讲到无限长密绕螺线管的磁场时,多采用安培环路定理,首先认为管外场为0,而后得出管内场均匀且为μ0nI(n为单位长匝数).但对管外场为什么为0多缺乏分析,大学物理83年第一期所载赵凯华同志的文章认为:类似于螺绕环,可利用安培环路定理证明无限长螺线管外部场B=0,但具体如何证明并未给出.我认为,在讲述无限长密绕螺线管的磁场时,可采用下述方案. 一、根据一般教材的安排,无限长螺线管轴线上的磁场B=μ0nI的结论,已由毕奥-沙伐尔定律及迭加原理的运用而得到. 二、说明管内外的场分别为均匀场,这是由于: 1.根据对称性的分析,管…