有限长螺线管磁场均匀性分布的理论分析和可视化研究

周晓妍; 刘世鯤; 张树甜; 孙敏; 陆健; 黄德财

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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.

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来源
《大学物理》 |2021年第6期|76-81|共6页
作者
周晓妍; 刘世鯤; 张树甜; 孙敏; 陆健; 黄德财;
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作者单位

南京理工大学应用物理系江苏南京 210094;

南京理工大学应用物理系江苏南京 210094;

南京理工大学应用物理系江苏南京 210094;

南京理工大学应用物理系江苏南京 210094;

南京理工大学应用物理系江苏南京 210094;

南京理工大学应用物理系江苏南京 210094;

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正文语种 chi
中图分类物理学现状与发展;
关键词
均匀磁场; 毕奥-萨伐尔定律; 螺线管; Python;

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