实验3 名牌大学课件.docx

%圆环电流产生的三维磁场计算和绘图

%定义真空中的磁导率

mu0=4*pi*1e-7;%N/A^2

%这里定义了真空中的磁导率mu0，它是一个物理学常数，用于计算磁场。

%圆环参数

R=1;%圆环半径

I=1;%电流强度

N=1000;%圆环分割的数量，增加N可以提高精度

%这里设置了圆环的半径R、电流强度I以及圆环分割的数量N。N越大，计算精度越高，但计算量也会增加。

%空间网格参数

x_range=linspace(-2*R,2*R,20);

y_range=linspace(-2*R,2*R,20);

z_range=linspace(-2*R,2*R,20);

%这里定义了空间网格的范围和分辨率。linspace函数用于生成等间距的数值数组，这里分别生成了x、y、z三个方向上的网格点坐标。

[X,Y,Z]=meshgrid(x_range,y_range,z_range);

%使用meshgrid函数根据x_range、y_range和z_range生成三维网格点坐标矩阵X、Y和Z。

%初始化磁场三分量

Bx=zeros(size(X));

By=zeros(size(X));

Bz=zeros(size(X));

%这里初始化了三个与网格点数量相同的零矩阵，用于后续存储每个网格点上的磁场三分量。

%在圆环上取N个等分点来计算磁场

theta_values=linspace(0,2*pi,N+1);

theta_values(end)=[];%去掉最后一个重复的点

%在圆环上均匀取N个点，用于后续计算这些点上的电流元对空间中各点产生的磁场。由于linspace生成的序列包含起始和终止值，因此需要去掉最后一个重复的点。

forn=1:N

%开始循环计算每个电流元对空间网格点的磁场贡献

%圆环上的电流元位置

theta=theta_values(n);

x=R*cos(theta);

y=R*sin(theta);

z=0;

%根据角度theta计算圆环上第n个电流元的坐标。

%电流元的方向（切向）

dlx=-R*sin(theta);

dly=R*cos(theta);

dlz=0;

%计算电流元的方向向量。

%对空间中的每个点计算磁场

fori=1:size(X,1)

forj=1:size(X,2)

fork=1:size(X,3)

%遍历空间中的每个网格点。

%空间中的点坐标

x0=X(i,j,k);

y0=Y(i,j,k);

z0=Z(i,j,k);

%获取当前网格点的坐标。

%从电流元到空间点的向量

rx=x0-x;

ry=y0-y;

rz=z0-z;

r=sqrt(rx^2+ry^2+rz^2);

%计算从电流元到当前网格点的向量及其模长。

ifr==0

continue;%跳过电流元自身的位置，避免除以零的错误。

end

%单位向量（从电流元到空间点的方向）

rx_unit=rx/r;

ry_unit=ry/r;