改变圈数·电流·长度·相对磁导率，实时计算内部磁场·轴上磁场分布·电感。
轴上的磁场分布。中心均匀，端部约降至半值。
从每圈的毕奥-萨伐尔定律和轴上磁场积分。1圈的轴上磁场是 $B = \frac{\mu_0 I r^2}{2(r^2+x^2)^{3/2}}$。有限长螺线管（N圈，长度L）轴上x点的磁场是全圈的积分：$B(x) = \frac{\mu_0 nI}{2}[\sin\alpha_2 - \sin\alpha_1]$（α是端部的夹角）。端部的磁场恰好是中心值的一半。
用LCR表改变频率进行阻抗测量是最实用的办法。理论值为 $L = \mu_0 \mu_r N^2 A / l$（但对于短线圈需要长冈系数K的补正：长冈系数）。电感与圈数的平方成正比，所以圈数增加2倍时电感增加4倍。
当用交流电励磁螺线管时，铁心的磁化描绘出B-H滞后环（hysteresis loop）。每个周期内环形面积对应的能量作为热散失（滞后损耗）。这是电动机和变压器铁损的主要成分，硅钢板的设计目标就是抑制这个损耗。
普通铜线线圈有电阻 R > 0，会产生焦耳热 I²R。超导体（液体氦冷却的 NbTi、Nb₃Sn 等）R=0，可以无损耗地维持大电流。一旦励磁后，即使关闭电源，电流仍可持续流动（"永久电流模式"）。MRI、核聚变反应堆（ITER）、粒子加速器（LHC）的磁石都必须用超导线圈。
当螺线管通电流变化时，内部磁通会改变，根据法拉第定律（$\mathcal{E} = -d\Phi/dt$）会产生反电动势。这就是"电感 L"的本质——表现为对电流变化的"惯性"。关闭电源时会产生大电压尖峰，需要用飞轮二极管保护。
本螺线管磁场计算模拟器的物理模型基于毕奥-萨伐尔定律对有限长螺线管轴上磁场进行数值积分。输入参数为圈数 \(N\)、电流 \(I\)、长度 \(L\)、半径 \(a\)、相对磁导率 \(\mu_r\)，利用真空磁导率 \(\mu_0\)，轴上位置 \(z\) 的磁感应强度 \(B(z)\) 由下式给出： $$ B(z) = \frac{\mu_0 \mu_r N I}{2L} \left( \frac{z + L/2}{\sqrt{a^2 + (z + L/2)^2}} - \frac{z - L/2}{\sqrt{a^2 + (z - L/2)^2}} \right) $$ 从该公式可知，螺线管中心（\(z=0\)）的内部磁场近似为 \(B(0) = \frac{\mu_0 \mu_r N I}{\sqrt{L^2 + 4a^2}}\)。当长度远大于半径时，理想螺线管逼近 \(B \approx \mu_0 \mu_r n I\)（\(n = N/L\)）。电感 \(L_{\text{ind}}\) 由磁能 \(U = \frac{1}{2} L_{\text{ind}} I^2\) 和体积积分推导，利用长冈系数的修正公式进行计算。这样可以实时可视化圈数和相对磁导率变化对磁场分布和储能的影响。
工业实际应用
汽车业中，电磁阀（螺线管阀）的设计应用了本模拟。丰田和电装开发的混合动力汽车液压控制螺线管通过调整线圈圈数和铁心磁导率，优化了响应速度和保持力。在半导体制造设备的精密气体流量控制阀中，也是通过确认磁场分布均匀性来进行产品设计。
研究和教育应用
在大学电磁学实验中，学生可通过改变圈数和电流，实时观察内部磁场和电感的变化，并与理论公式（螺线管磁场公式）进行比较。在研究中，MRI超导磁铁的初步设计和核聚变反应堆等离子体约束线圈的磁场分布分析，都将本模拟作为简化模拟工具使用。
与CAE分析的联动及实际定位
本模拟器作为详细3D电磁场CAE（如ANSYS Maxwell和JMAG）前期使用。在设计初期通过参数化研究确定大致规格（圈数·尺寸），之后转入详细的涡流分析和热耦合分析阶段，缩短开发周期。实务中有助于减少试作次数、快速检讨设计变更。
常见误解是"增加圈数，内部磁场也会按比例增强"，但当螺线管长度有限时，端部磁场衰减和漏磁通的影响会使实际情况与无限长近似（长度≫半径）偏离很大。特别是使用高磁导率铁芯时，如果不考虑铁芯的饱和特性而继续线性计算，实际磁场会远低于预期。另外，电感容易被认为只由圈数和磁导率决定，但实际上还受线圈形状和绕线方式（分布电容、近距离效应）影响，高频段（≧10kHz）时不能忽视频率依赖性。还有，轴上磁场在中央最大，端部快速衰减，所以需要均匀磁场的实验设计应该只用线圈中央附近的区域。
铜线螺线管设计例：圈数500圈、电流2.5A、长度100mm、半径15mm时，中心磁场约15.7mT（μ₀=4π×10⁻⁷H/m）。由L=μ₀N²A/l计算的电感约47.1mH。轴上端部（±50mm位置）磁场衰减至中心值的约42%。变压器一次绕圈和继电器励磁线圈设计中必需的特性值。