摘 要：随着计算机科学的发展，计算机仿真模拟无论在科学研究还是工业设计中已经成为一种不可或缺的实验手段。本文利用Matlab软件数值模拟了一个通有恒定电流的矩形电流线圈在空间中产生的磁感应强度分布，并讨论了磁场的均匀性质。
关键词：计算机仿真；Matlab；矩形线圈；磁场
一、计算机仿真的发展与应用
近几年来，随着计算机技术的快速发展，计算机仿真模拟已经渗透到了包括城市规划、工业设计、科学研究以及金融交易中的每一环节。[1]交通拥堵一个一直以来困扰着人们，它极大地影响了人们的生活和出行效率。而现在许多城市已经建立了智能的城市交通控制系统，它利用道路上的各个检测采集系统收集道路、交叉口上的车流量和拥堵信息，利用计算机程序实时地计算、分析，通过调节各个路口处的交通信号灯时间长度，获得最佳的控制方案、最大限度地保证城市交通的流畅和通行效率。计算机仿真可以在工业制造中，[2]工程师已经可以利用计算机程序结合系统地计算方法（如有限元、有限体积等）来建立工业制品的三维结构图，再过赋予其材质参数，从而分析部件的形状、尺寸、结构等各种物理特性，同时可以模拟部件在不同环境条件下的受力载荷和工作状态，不仅可以有效地分析、评估执产品的可靠性和实用性，同时也降低了应为频繁进行实验带来的巨大成本开销。在控制调度领域中[3]（如公交系统、生产线、应急救灾系统等），我们可以利用程序算法可以实现资源系统的实时调度、预测维护、以及监控控制等过程，进一步提高我们对复杂系统的控制响应速度和调度效率。而在电器控制领域[4]，我们可以利用计算机程序和算法实现有效的电机实时控制，以提高能源的利用效率。可以看到，當前计算机仿真已经融入到了科学研究和工业制造设计中的每一个领域，它正在渐成为当代科学研究中不可或缺的方法。
MATLAB是美国Mathworks开发的一款商业的高性能数值计算软件。[5]它有高效的数值分析能力，并提供了非常完备的图形处理工具。目前，Matlab应用已经扩展到了几乎绝大部分的工业生产和科学研究领域，成为一个多功能科研软件工具。
作为数值仿真的一个应用实例，本文通过利用MATLAB软件，数值模拟一个通有恒定电流的矩形线圈在空间中产生的磁场（磁感应强度）。并分析了这一磁场在空间中的分布特点。
四、结论
我们利用Matlab软件模拟了一个通电矩形线圈周围产生的磁感应强度分布，并讨论了数值上的离散对场点磁感应强度计算的误差和收敛问题。通过计算空间中各点的磁感应强度矢量，我们定量地分析了矩形线圈周围磁场的均匀性问题，并发现如果保持线圈周长不变，在临边相等时能够产生最大范围的均匀磁场。对于更为复杂的电流回路周围的磁场仿真模拟可以依照类似的方法进行。我们相信，随着今后计算机技术的发展，数值仿真模拟在科学研究、工业制造等各个领域将具有不可估量的应用前景。
参考文献：
[1]高云红.计算机仿真技术及其应用[J].软件，2013，34（11）：111+128.
[2]曹传根，周渝生，叶正才，顾祥林，夏勇.计算机仿真技术在工业生产中的应用[J].宝钢技术，1998（03）：55-58.
[3]胡命杰.谈计算机仿真技术的新发展[J].信息安全与技术，2015，6（02）：3-4+9.
[4]张同敏.浅谈计算机在金融行业中的应用[J].信息化建设，2015（09）：346.
[5]华颖.MATLAB软件在数学建模中的应用[J].价值工程，2013，32（26）：233-235.
