圆线圈平面磁场分布及其电感的计算与分析研究

摘要

对于圆形截面的载流圆线圈,当截面半径a远小于平均半径R时,用无限长直圆柱导体模型计算圆线圈内部的磁场,用线电流模型计算圆线圈外部的磁场,得到其所在平面的磁场分布表达式。文章通过数值积分计算,结果表明,当a/R<0.015时,圆线圈内、外侧面边界处两种模型计算的磁场值非常接近,边界处磁场近似连续变化。利用磁阻传感器实际测量了圆线圈平面的磁场分布,实验结果与计算值十分吻合。根据圆线圈平面磁场分布和诺依曼公式,得到圆线圈电感系数L的积分表达式,对比分析电感系数的3种计算方法,结果表明,当a/R<0.015时,L与R近似成正比,并随a增大而减小。两种数值积分计算的电感系数结果相等,与近似公式计算的误差随着线圈几何尺寸的增加而增大。