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.     

用费曼模型求截面为任意形状的无限长载流螺线管的磁场

利用载流线圈的费曼模型，根据截面为圆形的无限长载流螺线管的磁场分布和场叠加原理，求出截面为任意形状的无限长载流螺线管的磁场分布．     

求任意形状截面无限长直载流螺线管磁场的一种方法

在电磁学中,无限长直载流螺线管的磁场是一个基本与核心的问题,为了得到这一系统的磁场,通常的做法是：先就圆截面情况计算,然后把截面为任意形状无限长直螺线管看成是由无数大大小小的圆截面螺线管叠加而成,由此得到螺线管内的磁场均匀而管外磁场为零的一般结论.这里给出了一种推导截面为任意形状无限长直螺线管内外磁场的直接方法.先计算螺线管表面一窄条的磁场,再算总磁场.这种方法物理图像清楚,数学过程简单,可以在教学中加以应用.     

螺线管的磁场和无限长螺线管的判据

在大学物理课程中，有很多在“无限大”、“无限长”条件下成立的公式，所谓“无限大”、“无限长”是某个线度“远大于”另一个线度，“远大于”是一个非定量的概念，在实际工作常常必须确定两个量的比值大于何值才可以作为“远大于”，以便应用无限条件下才成立的公式、把有限当成无限后，造成了多大误差；从而找到一个恰到好处的比值，既能使误差满足实际工作中的要求，又使“无限长”最短，“无限大”最小，也就是要确定可以把有     

载流线圈和有限长直螺线管磁场的理论分析与讨论

利用毕奥-萨伐尔定律,首先分析了单个载流圆线圈在空间任意一点的磁感强度分布的积分表达式,获得了其解析计算结果,并利用Mathematic描绘了其磁感线分布,同时分析了载流圆线圈所在圆面上磁感分布的特点.进而,基于单个载流圆线圈的结果,讨论了长直螺线管在空间任意一点的磁感分布,通过数值计算分析讨论了其磁场在空间分布的均匀区,并利用Mathematic描绘了其磁感线分布.最后,结合工科大学物理和大学物理实验中所涉及到的有关问题作了相应的讨论.     

无限长密绕通电螺线管磁场简明计算

通过对称性、 磁场无源特点和安培环路定理, 讨论了无限长密绕通电螺线管内外的磁场简明计算方法     

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.     

无限长密绕载流螺线管中磁场分布教学的不同设计

无限长密绕载流螺线管是磁场教学中的一个重点和难点. 通过几种不同方法的教学设计, 对无限长密 绕载流螺线管磁场分布进行具体分析, 达到启迪学生思维, 领悟物理思维方式精髓的目的     

用安培环路定理求载流无限长螺线管磁场

本文区别一般教材中毕奥一萨伐尔定律与安培环路定理相结合的方法，仅用安培环路定理求出载流无限长螺线管磁场分布，突显了安培环路定理在磁场分布方面的作用与意义，加深对安培环路定理的理解。     

亥姆霍兹线圈磁场的探究

定量计算了亥姆霍兹线圈空间磁场的分布,并用Mathmatic进行空间模拟,形象地描述了亥姆霍兹线圈的空间磁场分布,同时就其均匀性与三线圈和载荷旋转圆盘的磁场进行了对比讨论.     

再论位移电流与传导电流不以同样规律(方式)激发磁场

前已有多篇章评述“位移电流与传导电流以同样方式激发磁场”提法之不当,本再补充一些论点。     

用毕奥-萨伐尔定律计算磁偶极子的磁场分布

本文提供了一种用毕奥一萨伐尔定律求解磁偶极子的磁场分布公式的方法．此方法简单明了，求解过程严谨，为针对低年级大学生开设的“大学物理”课程中导出磁偶极子磁场的公式提供了一个很好的途径．     

抛物线电流对称轴任意点磁场的理论计算和实验验证

基于极坐标系,利用毕奥-萨伐尔定律计算出抛物线形状载流体在对称轴上任意点磁感应强度的计算公式.同时利用数据计算软件Mathematica画出相应的B-yP图.此外,借助高灵敏度的毫特斯拉计进行实验测试,所得实验数据和理论推导的吻合程度相当理想,验证了理论推导的正确性.     

任意截面螺线管磁场

在本杂志近期文章中[1],Dasgupta指出现行教材中未曾给出无限长螺线管外的磁场为零的充分证明.然后他直接从Biot-Savart定律导出场计算的结果.本文目的在于说明可以用简易方法得到更为普遍的结果,而无需进行复杂的角积分计算。代替圆截面的限制,本证明对于具有任意截面柱形螺线管同样成立,且其简明性使该证明可以为大学二年级学生所接受. 考虑一个无限长的任意截面密绕螺线管,或者面电流密度k=nI的等效柱形电流壳,其中n是沿轴(z),方向单位长度上的匝数,I是稳恒电流. 3根据Biot-Savart定律,(xy)平面内P点的磁场为式中R是从S上任意一电流…     

环形电流磁场分布及磁感线基于C++的数值模拟

磁场的测量及磁感线的描绘是大学物理重要的实验,然而一般教材往往只给出磁感应强度在特殊位置的理论值,对于磁感线的分布也就更少涉及.原则上基于毕奥-萨伐尔定律可以计算任意载流线圈在空间任意位置的磁感应强度,然而限于复杂的矢量积分,严格的解析解通常很难得到,利用计算机编程进行数值计算可以很好地解决这个困难.对于简单的环形电流...     

冲击法测螺线管磁场实验的改进

冲击法测螺线管磁场实验的改进韩字璞，师善雨（河北师范学院物理系石家庄０５００９１）影响冲击法测螺线管轴向磁感应强度实验精度的因素很多，其主要。素。脉冲电。作用时间的长短，其次是电路中各线圈位置的摆放及其他等．如何减小和消除这些因素的影响，提高测量准确...     

有限长通电螺线管空间的磁场分布

本文计算了有限长通电螺线管空间的磁感应强度分布，给出了解析表达式，并绘出了它们的空间分布图。     

EAST真空室内磁场模型的建立与验证

利用毕奥萨伐尔定律,通过对EAST内部等离子体电流的运动状态的研究,建立了EAST内部的磁场数学模型,并利用Matlab对实验数据的拟合分析,对模型进行了分析验证。通过误差分析,进而改进模型,研究表明改进后的模型与实验数据能较好吻合,误差较小。相关研究和结论对托卡马克真空室内磁场测量具有一定的指导意义,为进一步研究基于MEMS技术的超导托卡马克装置电磁测量诊断系统的微纳磁敏传感器奠定理论基础。     

也谈用安培环路定理求无限长载流螺线管内外磁场的分布

本文根据理想无限长载流螺线管电流分布的对称性,用场叠加原理及安培环路定理,求解出无限长载流螺线管内外磁场的分布。此方法简单明了,求解过程严谨。