载流线圈和有限长直螺线管磁场的理论分析与讨论

doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180670

大学物理 ›› 2019, Vol. 38 ›› Issue (10): 23-.doi: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.180670

载流线圈和有限长直螺线管磁场的理论分析与讨论

陈学文，吴莲，张家伟，吴婷，谢腾辉

重庆科技学院数理与大数据学院，重庆401331

收稿日期:2018-12-05 修回日期:2019-04-22 出版日期:2019-10-20 发布日期:2019-11-14
作者简介:陈学文( 1982—) ，男，河南信阳人，重庆科技学院数理与大数据学院副教授，博士，主要从事大学物理教学和理论物理研究工作.
基金资助:
国家自然科学基金( 11347024) ; 重庆市科委基金( cstc2016jcyjA0336， cstc2018jcyjAX0213， cstc2018jcyjAX0713) ; 重庆科技学院重点项目培育基金( CK2015Z28) 资助

Theoretical analysis and discussion on magnetic field of current-carrying coil and finite-length straight solenoid

CHEN Xue-wen，WU Lian，ZHANG Jia-wei，WU Ting，XIE Teng-hui

College ofMath&Phys and Data Science，Chongqing University of Science and Technology，Chongqing 401331，China

Received:2018-12-05 Revised:2019-04-22 Online:2019-10-20 Published:2019-11-14
Supported by:

摘要/Abstract

摘要： 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.

关键词: 毕奥-萨伐尔定律, 载流圆线圈, 长直螺线管, Mathematica

Abstract: The integral expression of magnetic induction distribution by a single current-carrying circular coil at any point is analyzed through Biot-Savart law. The analytical results are obtained and the distribution of magnetic induction lines are described by using Mathematic. The characteristics of magnetic induction distribution on the circular surface，where the current-carrying circular coil is located，are also analyzed. Besides，the magnetic induction distribution of long straight solenoid at any point is discussed by the results of current-carrying circular coil. The“uniform region”of magnetic field distribution is discussed and analyzed by numerical calculation. The distribution of magnetic induction line is described by Mathematica. Finally，the problems related to College Physics and College Physics Experiments are discussed.

Key words: Biot-Savart law, current-carrying coil, long straight solenoid, Mathematica

陈学文, 吴莲, 张家伟, 吴婷, 谢腾辉. 载流线圈和有限长直螺线管磁场的理论分析与讨论[J]. 大学物理, 2019, 38(10): 23-.

CHEN Xue-wen, WU Lian, ZHANG Jia-wei, WU Ting, XIE Teng-hui. Theoretical analysis and discussion on magnetic field of current-carrying coil and finite-length straight solenoid[J]. College Physics, 2019, 38(10): 23-.

[1]	昝会萍, 张引科. 四个平行共轴等大载流方线圈磁场的均匀性分析[J]. 大学物理, 2021, 40(6): 14-.
[2]	周晓妍, 刘世鯤, 张树甜, 孙敏, 陆健, 黄德财. 有限长螺线管磁场均匀性分布的理论分析和可视化研究[J]. 大学物理, 2021, 40(6): 76-.
[3]	杨晓峰, 吴瞡秡, 魏天杰. 基于磁荷概念的稳恒电流磁场理论的理解[J]. 大学物理, 2020, 39(07): 16-19.
[4]	刘炜, 程敏熙. 利用智能手机磁传感器测量亥姆霍兹线圈磁场[J]. 大学物理, 2020, 39(05): 31-32.
[5]	叶志强, 郭琴. 非光滑轨道约束反力问题求解及Mathematica 数值计算与分析[J]. 大学物理, 2019, 38(8): 59-.
[6]	廖其力, 邓娅, 余艳, 谢国亚, 张珠峰. 用电势能法求带电细圆环与导体球的作用力[J]. 大学物理, 2019, 38(6): 16-.
[7]	梁燕旋, 梁建新, 傅征, 张亚萍, 陈褚鸿续, 张继平. 基于Mathematica 数学软件的玻尔共振实验综合研究[J]. 大学物理, 2019, 38(4): 37-41.
[8]	李培江, 周爱萍, 聂云豪, 李太福, 闫卫路. 基于毕奥-萨伐尔定律的测距仪[J]. 大学物理, 2019, 38(12): 57-.
[9]	李庆芳, 胡昕雨, 马晓飞, 张雅男. 多个矩形载流线圈组合磁场的模拟仿真及应用[J]. 大学物理, 2019, 38(11): 25-.
[10]	廖其力，邓娅，余艳，刘粒辛. 均匀带电线状体与导体的作用力[J]. 大学物理, 2018, 37(8): 19-23.
[11]	盛勇，郭琴，金立孚. 基于Mathematica 的轨道约束问题求解与可视化[J]. 大学物理, 2018, 37(3): 69-73.
[12]	董键. 引入计算手段，提升大学物理的教学水平[J]. 大学物理, 2018, 37(2): 47-52.
[13]	宋子午，王茂香. 声速测量实验中反常现象的观察与分析[J]. 大学物理, 2018, 37(11): 41-45.
[14]	江俊勤. 轴对称磁矢势和磁感线[J]. 大学物理, 2018, 37(1): 30-36.
[15]	刘健王殿生张立红刘超卓亓鹏. 引入Mathematica开展原子核物理中α衰变势垒隧穿模型教学的探索[J]. 大学物理, 2017, 36(11): 5-11.

载流线圈和有限长直螺线管磁场的理论分析与讨论

Theoretical analysis and discussion on magnetic field of current-carrying coil and finite-length straight solenoid

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0