基于MATLAB的载流圆环磁场分布的动态仿真

徐胜男，任学智，位浩杰，展凯云，陈文娟

(中国石油大学(华东)，山东 青岛　266580)



基于MATLAB的载流圆环磁场分布的动态仿真

徐胜男，任学智，位浩杰，展凯云，陈文娟*

(中国石油大学(华东)，山东 青岛266580)

摘 要：根据毕奥—萨伐尔定律推导出载流圆环空间磁场分布的积分表达式，利用MATLAB给出计算结果，并对磁场分布矢量图、中心轴线上磁场分布图、与圆环面平行及垂直的面上磁场分布图进行仿真，研究了磁场在径向和轴向的三维分布，对教学和实际工程应用具有一定的指导作用。

关键词：毕奥—萨伐尔定律；载流圆环；MATLAB；磁感应强度

关于载流圆环的磁场分布，在大学物理中我们了解的只是部分区域的磁场分布，而在理论和实际应用中，载流圆环全空间的磁场分布也非常重要。为了解决此问题，很多学者在毕奥—萨伐尔定律的基础上，对完整的载流圆环磁场分布进行了研究。贾瑞皋、薛庆忠在电磁学书中分析了轴线上的磁场分布情况[1]；向裕民利用椭圆积分计算失势，再经旋度求得磁场表达式，讨论了以圆环平面、中心轴线和远区场为特例的磁场分布[2]；罗宏超、朱平、王晓颖、陈丽群等人从毕奥—萨伐尔定律出发讨论了中心轴线、圆环平面、远区及圆心附近的磁场分布[3-6]；刘保义等利用mathematica4.0得到了磁感应强度分布矢量图，讨论了中心轴线和圆环平面的磁场分布[7]；王玉梅等利用MATLAB符号积分绘制圆环周围磁场分布图，并进行数值计算讨论[8]。但是，之前尚未见有人对与圆环面平行及垂直的面上磁场分布做过研究，所以，本文将着重研究磁场在圆环径向和轴向的三维分布情况。……