周晓妍，刘世鯤，张树甜，孙 敏，陆 健，黄德财

(南京理工大学 应用物理系，江苏 南京 210094)

电磁学是“大学物理”和“大学物理实验”理工类本科生的重要教学内容之一，长直螺线管的磁场分布是其中一个重要知识点，同时，螺线管是一个重要的电子器件和装置，如继电器、转换器和回旋加速器等.在一些经典的“大学物理”的教材中，如程守洙版，张三慧版，马文蔚版，Jackson版和Halliday版[1-5]，教学安排通常是先对单个圆形载流线圈轴线上的磁场分布进行计算，然后再介绍长直密绕螺线管的磁场分布.常见介绍是忽略螺距的影响，直接给出螺线管外部磁场为零，内部磁场均匀分布，均未作详细推导.在“大学物理实验”的教学中[6]，常见的方法是测量一段有限长直载流密绕螺线管中心轴线处的磁场，对比螺线管中心和管口处的磁场大小，从而分析螺线管内部磁场的均匀分布情况.

对于单个圆形电流来说，求解其在中心轴线上的磁场的推导较为简单，但是磁场在全空间分布的解析表达的推导却相对复杂，更多的讨论和分析出现在教学研究的文献中.常见的理论分析方法有两种，一种是直接利用毕奥-萨伐尔定律，先计算单个圆形线圈上的电流元的磁场的空间分布，然后进行矢量叠加计算[7,8]；另一种是利用磁矢势概念，先求矢势，再利用矢势与磁场的关系求解磁场[9,10].对于“大学物理”的教学来说，多是面对低年级的学生，前者仅涉及到矢量叉乘和分解，被众多教学类的文献广泛采用；……