电磁学平台 · 毕奥-萨伐尔定律

v4.0 · 3D 电磁仿真
2026年7月17日
📌 更新概述

立方Phys模型正式从力学领域拓展到电磁学领域。新增的电磁学平台以毕奥-萨伐尔定律为核心,支持载流导线的 3D 磁场仿真与可视化。

核心功能:毕奥-萨伐尔定律

毕奥-萨伐尔定律是电磁学的基础定律,用于计算载流导线产生的磁场:

dB = (μ₀ / 4π) · (I · dL × r̂) / r²
  • 载流直导线 — 计算并显示直线电流周围的环形磁场
  • 环形电流 — 显示环形导线轴线上的磁场分布
  • 螺线管 — 模拟螺线管内部匀强磁场和外部磁场
  • 任意形状导线 — 用户可自定义导线路径,实时计算磁场
  • 磁场可视化 — 3D 磁感线 + 矢量箭头,直观显示方向与强度
  • 磁场叠加 — 多根导线的磁场叠加显示
电磁学平台完整功能
  • 🧲 毕奥-萨伐尔定律 — 载流导线磁场计算与 3D 可视化
  • ⚡ 静电场模拟 — 点电荷、偶极子的电场线与等势面
  • 🌀 洛伦兹力 — 带电粒子在电磁场中的运动轨迹
  • 🔋 RC/RL/RLC 电路 — 动态充放电与谐振仿真
  • 🧲 安培力 — 载流导线在磁场中的受力分析
  • 🌊 电磁感应 — 法拉第定律、变化的磁场产生电场
优点
  • 3D 磁场可视化 — 磁感线在三维空间中直观呈现
  • 实时计算 — 参数调节后磁场实时更新
  • 多种导线形态 — 直线、环形、螺线管、自定义路径
  • 与力学引擎融合 — 同一个平台,力 + 电 + 磁协同
  • 交互友好 — 拖拽旋转、滚轮缩放、点击选择
⚠️ 当前缺点 / 待改进
  • 大规模计算性能 — 复杂导线路径的磁场计算需要优化
  • 自定义导线编辑 — 目前需代码定义路径,可视化编辑器待开发
  • 磁介质 — 铁磁材料的磁化效应尚未支持
  • 时变场 — 目前仅支持静磁场,时变电磁场待扩展
🏗️ 技术架构
1. 用户选择导线类型 → 设置参数(电流、长度、位置)
2. 后端基于毕奥-萨伐尔定律计算磁场分布
3. 叠加多段导线贡献 → 生成 3D 磁场数据
4. Three.js 渲染磁感线 + 矢量箭头
5. 用户交互 → 实时更新参数 → 重新计算

🔄 与力学引擎共享架构:Three.js + 实时计算
🔮 下一阶段计划
  • 🎯 可视化导线编辑器 — 鼠标拖拽绘制任意形状导线 进行中
  • 麦克斯韦方程组 — 全电磁场动态求解器 计划中
  • 🧲 磁介质仿真 — 铁磁材料的磁化与磁滞 计划中
  • 📡 电磁波辐射 — 加速电荷的辐射场 远期规划
🚀 立即体验

访问 /em-lab.html 进入电磁学实验室,选择「毕奥-萨伐尔定律」模块开始探索磁场世界。

📌 提示:试试调节电流大小和导线形状,观察磁场如何变化!

🧲 进入电磁学实验室