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// Spulen-Berechnung nach Gesetz von Biot-Savart
// Magnetfeld eines einzelnen Leiterelements berechnen
// nach Formel von James D. Hanson und Steven P. Hirschman
// "Compact expressions for the Biot-Savart fields of a filamentary segment", 2002
// Formel 8 implementiert
void BiotSavart8_fWF(LPVEK H, LPVEK P, LPLEITER L, double fWF)
{
VEKTOR _ds, _ds0, _Ri, _Rf;
double fRi, fRf, fRiRf, fk, fn;
double fL, fRiplusRf;
// Magnetfeld eines einzelnen Leiterstücks berechnen
//
VekSub(_Ri, P, L->L1);
VekSub(_Rf, P, L->L2);
VekSub(_ds, L->L2, L->L1);
VekCopy(_ds0, _ds);
fL = EinheitsVektor(_ds0);
fRi = BetragVektor(_Ri);
fRf = BetragVektor(_Rf);
fRiRf = fRi * fRf;
fRiplusRf = fRi + fRf;
VektorProdukt(H, _ds0, _Ri);
fn = fRiRf * (fRiplusRf*fRiplusRf - fL*fL);
if (fn != 0.0)
{
fk = 2*fL*fRiplusRf / fn;
#ifdef _4PI_AUSSCHLEIFE
VekMulSkalar (H, fWF*fk, H);
#else
VekMulSkalar (H, fWF*fk/_4PI, H);
#endif
} else
VekZero(H);
}
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// Spulen-Berechnung nach Gesetz von Biot-Savart
// Magnetfeld eines einzelnen Leiterelements berechnen
// nach Formel von James D. Hanson und Steven P. Hirschman
// "Compact expressions for the Biot-Savart fields of a filamentary segment", 2002
// Formel 9 implementiert
void BiotSavart9_fWF(LPVEK H, LPVEK P, LPLEITER L, double fWF)
{
VEKTOR _Ri, _Rf;
double fRi, fRf, fRiRf, fdotRiRf, fk, fn;
// Magnetfeld eines einzelnen Leiterstücks berechnen
//
VekSub(_Ri, P, L->L1);
VekSub(_Rf, P, L->L2);
fRi = BetragVektor(_Ri);
fRf = BetragVektor(_Rf);
fRiRf = fRi * fRf;
fdotRiRf = SkalarProdukt(_Ri, _Rf);
VektorProdukt(H, _Ri, _Rf);
fn = fRiRf * (fRiRf + fdotRiRf);
if (fn != 0.0)
{
fk = (fRi + fRf) / fn;
#ifdef _4PI_AUSSCHLEIFE
VekMulSkalar (H, fWF*fk, H);
#else
VekMulSkalar (H, fWF*fk/_4PI, H);
#endif
} else
VekZero(H);
}
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// Spulen-Berechnung nach Gesetz von Biot-Savart
// Magnetfeld eines einzelnen Leiterelements berechnen
// nach Formel von James D. Hanson und Steven P. Hirschman
// "Compact expressions for the Biot-Savart fields of a filamentary segment", 2002
// Formel 9 implementiert mit Amperes Law
void BiotSavart9AmpLaw_fWF(LPVEK H, LPVEK P, LPLEITER L, double fWF)
{
VEKTOR Vb, Vpar, Vsenk, ptEdge;
double k, r;
// Vector projection
//
VekSub(Vb, P, L->L1);
k = Vek_Projektion(L->ds, Vb);
VekMulSkalar(Vpar, k, L->ds);
VekSub(Vsenk, Vb, Vpar);
r = BetragVektor(Vsenk);
// inside/outside of the conductor check
//
if (r < L->LeiterR)
{
if (r <= SMALL)
{
// (almost) at the center of the wire conductor -> Zero magnetic field
//
VekZero(H);
return;
}
// inside of the wire conductor -> linear combination of the max magnetic field at the edge of the wire conductor
// calculate magnetic field at the edge of the conductor and scale it linear to r/R
// ptEdge calc
VekAddSkalarMul(ptEdge, P, L->LeiterR/r - 1.0, Vsenk);
// H-field at the edge of the wire conductor
BiotSavart9_fWF(H, ptEdge, L, fWF);
VekMulSkalar(H, r / L->LeiterR, H);
}
else
{
// outside of the wire conductor -> standard magnetic field calculation
//
BiotSavart9_fWF(H, P, L, fWF);
}
}
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// Spulen-Berechnung nach Gesetz von Biot-Savart
// Magnetfeld eines einzelnen Leiterelements berechnen
// Andere implementierung nach dB=(µ0*I/4pi*R) * (cos(phi1) + cos(phi2))
void BiotSavartCos_fWF(LPVEK H, LPVEK P, LPLEITER L, double fWF, double r)
{
VEKTOR _R1, _R2;
double cosa, cosb;
// Magnetfeld eines einzelnen Leiterstücks berechnen
//
VekSub(_R1, P, L->L1);
VekSub(_R2, P, L->L2);
EinheitsVektor(_R1);
EinheitsVektor(_R2);
cosa = SkalarProdukt(L->ds0, _R1);
//cosb = -SkalarProdukt(_R2, L->ds0);
cosb = -SkalarProdukt(L->ds0, _R2); // same as above
//VektorProdukt(H, _R1, _R2); // same as below
VektorProdukt(H, L->ds0, _R1);
EinheitsVektor(H);
if (r != 0.0)
{
#ifdef _4PI_AUSSCHLEIFE
VekMulSkalar (H, fWF *(cosa + cosb)/r, H);
#else
VekMulSkalar (H, fWF *(cosa + cosb)/(_4PI*r), H);
#endif
} else
VekZero(H);
}
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// Spulen-Berechnung nach Gesetz von Biot-Savart
// Magnetfeld eines einzelnen Leiterelements berechnen
// Andere implementierung nach dB=(µ0*I/4pi*R) * (cos(phi1) + cos(phi2))
void BiotSavartCosAmpLaw_fWF(LPVEK H, LPVEK P, LPLEITER L, double fWF)
{
VEKTOR Vb, Vpar, Vsenk, ptEdge;
double k, r;
// Vector projection
//
VekSub(Vb, P, L->L1);
k = Vek_Projektion(L->ds, Vb);
VekMulSkalar(Vpar, k, L->ds);
VekSub(Vsenk, Vb, Vpar);
r = BetragVektor(Vsenk);
// inside/outside of the conductor check
//
if (r < L->LeiterR)
{
if (r <= SMALL)
{
// (almost) at the center of the wire conductor -> Zero magnetic field
//
VekZero(H);
return;
}
// inside of the wire conductor -> linear combination of the max magnetic field at the edge of the wire conductor
// calculate magnetic field at the edge of the conductor and scale it linear to r/R
// ptEdge calc
VekAddSkalarMul(ptEdge, P, L->LeiterR/r - 1.0, Vsenk);
// H-field at the edge of the wire conductor
BiotSavartCos_fWF(H, ptEdge, L, fWF, L->LeiterR);
//wrong! BiotSavartCos_fWF(H, P, L, fWF, L->LeiterR);
VekMulSkalar(H, r / L->LeiterR, H);
}
else
{
// outside of the wire conductor -> standard magnetic field calculation
//
BiotSavartCos_fWF(H, P, L, fWF, r);
}
}
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