螺線管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度分布

1、物理課程設(shè)計(jì)基于 VB下的螺線管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度分布計(jì)算專業(yè)年級(jí)09 給排水0914020303學(xué)生學(xué)號(hào)0914020317顧宏璐學(xué)生姓名許晨指導(dǎo)老師張 愛(ài) 梅二一年十二 月中國(guó)·南京Visual Basic語(yǔ)言平臺(tái)下螺線管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度分布計(jì)算物理創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)09 給排水 3 班（顧宏璐許晨）摘要螺線管軸向磁場(chǎng)的測(cè)量及計(jì)算等是電磁學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容， 我們小組設(shè)計(jì)了這個(gè)螺線管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度分布的計(jì)算程序， 希望能更好的掌握長(zhǎng)直螺線管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布以及加深理解磁場(chǎng)與電流的相互關(guān)系。VB作為一款功能強(qiáng)大的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，運(yùn)用已經(jīng)推導(dǎo)好的數(shù)學(xué)公式和結(jié)論， 我們可以編寫程序我來(lái)實(shí)

2、現(xiàn)的螺線管軸向磁場(chǎng)的測(cè)量及計(jì)算。本文將介紹一款基于 VB下編寫的純文本簡(jiǎn)易計(jì)算器。 關(guān)鍵詞 螺線管畢奧薩伐爾定律VB計(jì)算基于 VB下的螺線管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度分布計(jì)算一、 應(yīng)用軟件介紹Visual Basic語(yǔ)言是目前應(yīng)用最為廣泛，易學(xué)易用的面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)工具之一。 它是一種可視化的、 面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)化高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，可用于開(kāi)發(fā)Windows 環(huán)境下的各類應(yīng)用程序。它的可設(shè)計(jì)化界面設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)潔的語(yǔ)句、強(qiáng)大的功能、豐富的資源，以及它與 Windows系統(tǒng)的深刻的淵源， 使之越來(lái)越受到人們的青睞。 Visual Basic 功能強(qiáng)大可以與 Windows 專業(yè)開(kāi)發(fā)工具 SDK 相媲美

3、。在 Visual Basic 環(huán)境下，可使用 Windows內(nèi)部的廣泛應(yīng)用程序接口（ API）函數(shù)，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（ DLL）、對(duì)象的鏈接與嵌入（ O LE）、開(kāi)放式數(shù)據(jù)連接（ ODBC）等技術(shù)，可以高效、快速地開(kāi)發(fā) Win dows環(huán)境下功能強(qiáng)大、圖形界面豐富的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。二、 載流長(zhǎng)直螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布原理螺線管是由繞在圓柱體上的導(dǎo)線構(gòu)成的，對(duì)于密繞的螺線管， 可以看成是一列有共同軸線的圓形線圈的并排組合，因此一個(gè)載流長(zhǎng)直螺線管軸線上某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度， 可以從對(duì)各圓形電流在軸線上該點(diǎn)所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行積分求和得到。根據(jù)畢奧薩伐爾定律，當(dāng)線圈通以電流IM 時(shí)，管內(nèi)軸線上P點(diǎn)的磁感應(yīng)

4、強(qiáng)度為BP =1/2 O N I M （ cos1 -cos 2）-(1)其中 O 為真空磁導(dǎo)率， O=4×10-7 亨利 / 米， N為螺線管單位長(zhǎng)度的線圈匝數(shù)， I M 為線圈的電流強(qiáng)度， 1、 2 分別為點(diǎn) P到螺線管兩端的連線與軸線之間的夾角，如圖（ 1）所示。圖（ 1）根據(jù)式（ 1），對(duì)于一個(gè)有限長(zhǎng)的螺線管，在距離兩端口等遠(yuǎn)的中心處軸上 O點(diǎn)，1 L1L22cos 1=1L)2(1D)2， cos2=1L)2(1D)2(2222式中 D為長(zhǎng)直螺線管直徑， L 為螺線管長(zhǎng)度。磁感應(yīng)強(qiáng)度為最大，且等于11 L1 L1212B O = 2 0NI M (22+1212 )( L

5、)( D)(L)(D)2222L- （2）= 0NI ML2D 2由于本實(shí)驗(yàn)中的長(zhǎng)直螺線管滿足L>>D，則近似認(rèn)為BO = O N I M-（3）在兩端口處，Lcos 1=L2(1D)22， cos 2=0磁感應(yīng)強(qiáng)度為最小，且等于LL2(1D )22B 1 =1 0NI M-（4）2同理，由于本實(shí)驗(yàn)儀所用的長(zhǎng)直螺線管滿足L>>D，則近似認(rèn)為1B1 = 2 0NI M-（5）由（ 4）、（ 5）式可知， B 1 =1/2 BO由右圖所示的長(zhǎng)直螺線管的磁力線分布可知， 其內(nèi)腔中部磁力線是平行于軸線的直線系，漸近兩端口時(shí)，這些直線變?yōu)閺膬啥丝陔x散的曲線，說(shuō)明其內(nèi)部的磁場(chǎng)在很大

6、一個(gè)范圍內(nèi)是近似均勻的，僅在靠近兩端口處磁感應(yīng)強(qiáng)度才顯著下降，呈現(xiàn)明顯的不均勻性。根據(jù)上面理論計(jì)算，長(zhǎng)直螺線管一端的磁感應(yīng)強(qiáng)度為內(nèi)腔中部磁感應(yīng)強(qiáng)度的1/2 。三、 螺線管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度分布的計(jì)算程序Private Sub Command1_Click()Dim n As Integer, i As Double, t As Double, d As Double, l As Double, b As Double, a As Doublea = 3.14i = Text1t = Text2n = Text4d = Text5l = Text6b = (4 * a * 0.0000001) /

7、2 * n * i * (l - x) / Sqr(l - x) * (l - x) + d * d / 4) + Sqr(x * x + d * d / 4)Text3 = bEnd SubPrivate Sub Command3_Click()Text1 = ""Text2 = ""Text3 = ""Text4 = ""Text5 = ""Text6 = ""End SubPrivate Sub Command4_Click()EndEnd Sub四、 螺線管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度分布的計(jì)算程序的截圖五、 后記通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)， 不僅提高了我們Visual Basic程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言應(yīng)用的熟練程度， 還激發(fā)了我們的創(chuàng)新熱情。 讓我們更深一步的去思考問(wèn)題，積極主動(dòng)地解決