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1、第卷第期四川轻化工学院学报3456%46!∀#∃%&∋∀()∗+,#&%】%)−仃#−.∀(6777年月∋∗/,−】%0#)−∃1&%0+,.2∗+&∋−.+,%∀∋∀/1089777:一一;=文章编号;;<一=<>?777≅;;;;Α螺线管中磁场的计算王华军’,李宏福’,温越琼“?6电子科技大学高能电子学研究所,成都Β;;ΧΔ6四川彭州市第一中学,四川彭州Β7=;≅摘要:首先根据单层、有限长螺线管,推导出多层、轴向磁场的计算公式有限长轴向磁场的。。。计算公式并将它们推导到无限长的情形其次采用谢尔茨展
2、开公式计算空间的磁场分布利。,用计算机编制出磁场计算程序最后利用此程序进行计算机模拟计算出磁场的轴向分布和空间分布」同时,对磁场的分布结果进行了讨论。:ΔΔ关键词轴向磁场分布空间磁场分布计算机模拟中图分类号:−%Χ文献标识码:&引言,,。,早在<年&ΕΦ8Γ8提出关于磁现象的学说认为一切磁现象都来源于电流因此通电导线可以产生磁场,而且,恒定的电流产生稳定的磁场。直流螺线管产生的磁场常常得到广泛。、、的应用因为它具有磁场强度和场形分布易于调节杂散场小在大工作空间内可获得高场强等优点。,。由此可见螺线管磁场的计算特别重要在螺
3、线管磁场的计算中,一般都是首先计算螺线管的中心轴向磁,,。场其次计算Γ磁场沿轴向的分布最后计算空间的磁场分布在我们。,的计算中利用计算机进行可视化计算最终得到满意的结果并与理论。结果进行比较ϑ尸Κ螺线管磁场计算的理论公式;;;;Λ∀一刃螺线管轴线上磁场的计算公式66单层螺线管,,Ι单层螺线管如图所示的单层螺线管其轴线上任意一点方向磁场强度图Ι。Η为Μ·“一。“‘5Η百林?≅,,。:当办河时可视为无限长螺线管由?≅式可得轴向磁场强度ΗΙ为:4Ν4Ο5Η林5?≅:∗一Δ5一ΔΟ5一Δ厂一Δ:一式中励磁电流螺线管长度螺
4、线管单位长度上的匝数螺线管的半径螺线。。管中心至轴线上某点的距离:777一;Α一;Χ收稿日期:,,,,作者简介王华军?7一≅男四川人讲师在读博士Β四川轻化工学院学报777年月66多层螺线管对于多层螺线管,其轴向磁场强度可以看作多个单层螺线管在轴上的磁场强度的叠加。若螺线管的外半径为Γ4,内半径为Γ,,线圈的厚度为Γ;一。每层单位长度上的匝数为ΟΠ,单位厚度上的层数为刀。通过一计算可得到多层螺线管轴线Μ∋任意点的轴向磁场强度为,,、Θ飞,、·ΚΡ不令矛杯不矛Ρ‘Τ8二Η幻二二场Ο?又ΘΙ≅ΣΟ一Θ任一Ι≅ΣΟ一Υ午
5、一务一一卜?=≅乙酬Κ‘一导Κ一不,5斗一、,艺Κ,、,Κ一一“十ΘΙ≅‘Θ一Ι≅Κ沪兮3附龟ς二Ν;,则螺线管轴线中心的轴向磁场强度为:当式中一,Μ6:。、主Σ砚瓜乒Μ一、‘、:,8ΞΨ6,叫0Ν一#Ω588Ξ8Ξ二二二二二二二二二二二二二Ν砚≅一’”’‘:,、,Κ5≅只之Υ‘ΘΓΣΘ又百,36=多层螺线管轴线外的磁场Κ卜卜螺线管轴线外任意点的磁场可根据轴向磁场公式?=≅,按谢尔茨公式展开即可。其展开式为图实际线圈磁场计算公式中的各个参狱,Η?≅;Η;ΙΓ,ΙΝΗΓΖΘΗ?≅Ι4一6Ω一?Χ≅,
6、Η;Η厉;Η?Χ≅;Γ,ΓΗΓΖΝ一ΓΘΞΘ?≅666Β⋯⋯?Β≅因此根据公式?5≅、?Β≅就可以计算出螺线管轴线上和轴线外任意点的磁场。计算模拟结果6螺线管轴线上的磁场分布、,一根据公式?=≅?≅利用计算机进行计算得到如下的磁场沿轴向的分布其分布如图=Χ所示它们的计算参数为电流卜Χ6Χ&,螺线管的内径Γ二;刃∗Ο,单位长度上的匝数ΟΝ5[6匝5ΕΕ,。Ι,Ι一,:螺线管中心的位置在=;∀ΕΕ处在图=Χ中Η表示螺旋管线圈为单层的轴向磁场Η表示螺旋管线。圈为单层的轴向磁场!∀#∃%∀∃&∋#嘛
7、恤咖哑洲哑一畔<一产甲幼一ΥΓΥ朗围因卜凡%卜凡口一甲;知刘(&∋)刀∗刀《旧日刀日犯)御朴,,厉如图∗螺线管长度+为,!%%时的情况图−螺线管长度+为∗.!%%时的情况:第卷第期王华军等螺线管中磁场的计算「Ψ’山海口乙二‘一卜—、厂图ΗΖΒΡ困一图Χ螺线管长度∋为Β;;Ο皿时的情况图Β螺线管轴线外空间的磁场分布从:、图中可以看出轴向磁场随着螺线管的长度的增加而均匀区的长度变长6螺线管轴线外空间的磁场分布Χ≅、?。Β≅根据公式?Β≅可以计算螺线管轴线外空间任意点的磁场图?为通过计算所得到?,ΗΙΔΗΙ的螺线
8、管轴线外空间的磁场分布图中,为螺线管中心线上的磁场即轴向磁拓场5为距离螺线管中心线ΕΕ的磁场的轴向分布ΔΗΙ5Β为距离螺线管中心线ΒΕΕ的磁场的轴向分布Δ图?Β≅的计算参数与图?≅的计算参数相同从图?Β≅的分布可以看出螺线管内的磁场分布Γ是均匀的?
