随着人类航天事业的发展成熟，空间物理学也随之迅速成为一门新兴的交叉应用性学科。从太阳系至宇宙，这些区域内发生的各类自然现象都是空间物理的研究对象。作为多数航天器轨道的所在区间，内磁层一直都是研究热点。本文以数值计算为工具，研究了磁层内粒子损失、磁暴环电流演化，自洽环电流辐射带模型构建及卫星数据分析等问题，力图从物理机理上解释各类现象，加深对环电流的理解。　　第一章为引言，主要介绍一些磁层的背景知识，提出研究主要问题，简略说明用到的研究方法。　　第二章讨论曲率散射对磁层中氧离子损失速率的加速作用。氧离子作为强磁暴环电流的主要成分，其寿命控制着磁暴恢复相的时间尺度。本章首先通过追踪单粒子在偶极子场中的运动轨迹，证实曲率散射的存在性，又依据前人研究结果计算出氧离子的投掷角扩散系数，利用“打靶法”求解包含电荷交换损失的投掷角扩散方程，给出对应的本征值及本征函数。　　第三章以偶极子场为基础，构建一个动态环电流数值模型。由AL指数求出驱动电流片等离子体注入的晨昏电场大小，利用太阳风参数计算边界等离子体能量分布函数。此模式可模拟完整磁暴过程，输出实时Dst指数、任意位置粒子通量、中性原子通量及赤道面的压强和电流分布，便于和卫星数据对比，为直观分析环电流机制提供了有力的依据。　　第四章从基本的守恒法则出发，推出以（α，β，M，K）为空间坐标的辐射带环电流粒子输运方程，数值求解方程。在新的坐标体系下，粒子的输运方程形式会得到很大简化，便于数值编程计算，而且能够自洽包含许多磁层物理过程，易与等离子体层、电离层耦合，更接近真实情况，可发展为实时预报模式。　　第五章介绍卫星两点数据计算磁场全梯度方法，验证卫星两点分析方法的可靠性，利用此方法分析CLUSTER磁场数据，得到通量绳与内磁层磁场梯度及曲率信息。根据分析得到的磁场信息可以计算电流密度等物理量。　　第六章总结论文全篇内容，以及所做工作的不足之处，为以后可能改进的地方提出一些建议。