实验 磁场分布图表文档格式.docx
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4.5
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-1.382
-0.735
表2-2B端U形铁芯磁场分布测量数据I=1.173A
-0.43
dm/mm
U（m）/v
U（r）/v
U（t）/v
-0.343
0.087
-0.492
-0.062
-0.057
0.373
0.156
-0.345
0.085
-0.071
0.370
0.150
-0.348
-0.513
-0.083
-0.065
0.365
0.141
0.079
-0.527
-0.097
-0.070
0.360
0.132
-0.355
0.075
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-0.077
0.353
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-1.328
-0.529
-0.099
-0.714
-0.775
-2.144
-1.714
-0.983
3、图表分析：
（1）、由中间曲线可知，理论上u与dm的关系与本次实验所测得的数据基本一致，两条曲线基本吻合，误差较小，足以说明本次实验设计的合理性和精确性。
（2）对比三条所测数据曲线可知，u1单独作用时磁场大小居中，而且变化较为和缓，u1与u3串联电流同向磁场增强，反向磁场磁场减弱，而且随着Dm的变化磁场变化率较大，其主要原因由于反向电流产生的磁场相互抵消了一部分，分布较为稀疏，尤其处于边缘的磁场其强大非常微弱，从而随着dm的变化较为剧烈。
（3）由图分析得到U形磁路的磁场分布特点是:
距离A\B端较近的空气隙内磁场强度较强,随空气隙距离增大,磁场迅速减弱至接近于0
（4）U1单独作用的U-dm曲线最后并不稳定在0值,是由于该U形磁路产生磁场有磁感线从A\B端发射到无穷远处,故测得磁场强度不为0
（5）在B端U形磁路研究U-dm曲线中出现了一个突出点，在这个点磁场是突变增大的，虽然测量数据中U1单独作用时没有测到这个点，但根据理论上的计算这个突出点是实际存在的，那么为什么会存在这样一个点，这个点是不是多余？
通过查找资料，才发现这个点并非是由于实验操作过程中失误带来的，而是由于当测量位置向线圈边缘靠拢的时候，整个线圈其他位置产生的磁场在这一点很小，而靠近此点的线圈却能起到特别大的作用。
而其他地方（靠进中心轴的那些点）的磁场受到各处磁场的相互制约。
4、小结：
通过U形铁芯上的励磁线圈的通电方式不同串并联组合,验证了所产生的空气隙内磁场强度的分布具有叠加性;
通过对U1&
U3串联电流同向\U1&
U3串联电流反向的数据和图表比较,比较充分的验证明了磁路的基尔霍夫第二定律。
实验（三）E形磁路研究
1、目标:
将E形铁芯上的励磁线圈的通电方式进行不同形式的串并联组合,利用集成霍尔元件对空气间隙内磁场进行测量,研究空气间隙内磁场强度分布特点;
研究简单磁路的基本规律.
2、实验步骤:
A）将连接有霍尔元件的接线端接入到E形磁路所对应的线圈的插孔；
B）将霍尔元件放在A端,接入电压表记录电压表的初值U0,考虑到数值会有波动取显示的一个数；
C）连接并检查线路后将E1&
E4串联电流同向,接通电源,调节移动标尺架的调节旋钮使得条形铁芯使其距离从17mm以1mm为间距移动到30mm,记录每个位置处的数值；
D）将E2和E3串入并保证电流同向后,记录电压表的初始示数,再重复步骤c；
E）将霍尔元件放在B端,重复步骤b后续操作和c和d；
F）将霍尔元件放在c端,重复步骤b后续操作和c和d；
数据记录如下:
表3-1E1&
E4串联电流同向（边缘线圈）I=1.156A
A
B
C
5.6
-1.981
-1.551
-0.670
-0.240
1.903
2.333
6.6
-1.655
-1.225
-0.600
-0.170
1.644
2.074
7.6
-1.500
-1.070
-0.560
1.414
1.844
8.6
-1.354
-0.924
-0.540
-0.110
1.280
1.710
9.6
-1.253
-0.823
-0.520
1.169
1.599
10.6
-1.157
-0.727
-0.510
-0.080
1.066
1.496
11.6
-1.091
-0.661
-0.500
0.995
1.425
12.6
-1.035
-0.605
0.940
1.370
13.6
-0.989
-0.559
0.889
1.319
14.6
-0.955
-0.525
0.848
1.278
15.6
-0.494
0.821
1.251
16.6
-0.896
-0.466
-0.490
-0.060
0.788
1.218
17.6
-0.490
-0.060
0.766
1.196
18.6
-0.868
-0.438
0.749
1.179
表3-2E2和E3串联电流同向（中间两个）
A（U0=-0.045v）
C（u0=-0.042v）
U0/v
-0.796
1.388
0.000
-0.791
-0.749
-0.656
-0.611
1.199
-0.619
-0.562
-0.517
1.092
-0.020
1.112
-0.512
0.967
1.027
-0.486
-0.444
-0.403
0.879
0.969
-0.437
-0.395
-0.399
-0.354
0.820
-0.120
-0.393
-0.324
0.767
-0.140
0.907
-0.320
-0.344
-0.299
0.719
-0.160
-0.292
-0.279
0.684
0.854
-0.316
-0.274
-0.309
-0.264
0.653
-0.190
0.843
-0.300
-0.258
-0.295
-0.250
0.626
-0.200
0.826
-0.285
-0.243
0.604
0.804
-0.273
-0.231
-0.229
0.587
-0.220
0.807
-0.265
-0.223
-0.268
0.571
0.791
（1）、对比E1&
E4串联电流同向（边缘线圈）磁场分布曲线图
和E2&
E3串联电流同向（中间线圈）磁场分布曲线图可知，不同线圈的串联对霍尔元件的A、B、C磁场分布的影响是不同的。
（2）由第一个图表可知：
E1&
E4串联电流同向（边缘线圈）的磁场分布是对称的，并且随着dm的减小（即越靠近端点）磁场的变化率越大，最终趋于一个常数。
4小结：
E形铁芯上的励磁线圈通电方式不同形式的串并联组合,对磁场的分布的影响是不同的，边缘线圈串联有利于磁场的增强，中间线圈的串联可能对磁场有削弱作用。
实验（四）亥姆霍次线圈间距、不同轴线对磁场分布的影响
1、目标：
研究两个线圈中电流方向相同情况下不同间距不同平面以及不同轴线的磁场分布
2、实验步骤：
A）将连接有霍尔元件的接线端接入到亥姆霍次线圈的插孔；
B）将将电压表拨到霍尔元件一端,接入电压表记录电压表的初值U0,考虑到数值会有波动取显示的一个数；
C）具体就是先确定可动圆筒的位置（确定两个线圈的间距，然后侧三个位置：
轴线、偏心、边缘的磁场分布），然后通过变化测量标尺的位置来测量磁场
亥姆霍次线圈
轴线位置
偏心位置
边缘位置
-1.475
dm/cm
U（m）/v
25
-1.310
-1.302
0.173
-1.274
0.201
50
-1.312
-1.307
-1.278
0.197
75
-1.349
0.126
-1.348
0.127
-1.352
0.123
100
-1.387
-1.390
-1.396
125
-1.408
0.067
-1.411
0.064
-1.418
150
-1.414
-1.461
0.014
-1.424
0.051
175
-1.404
-1.405
0.070
200
0.093
-1.383
0.092
-1.384
0.091
225
-1.367
0.108
-1.360
0.115
250
-1.375
0.100
-1.372
-1.365
0.110
我们先来分析下上图中曲线的变化趋势。
可见电压是先增大的，达到极大值后又迅速减小，然后到大约150cm处达到极小值，之后又有所增加，接着又有个极大值，接着继续减小。
为什么会在150cm出现一个最小值呢,原因可能是在150cm处两个线圈在这个平面的磁场分布都属于边缘，磁场较弱，从而才有此最小值。
亥姆霍次线圈轴线的磁场分布是最稳定的，边缘部分的磁场分布的变化是最大，最不稳定的，偏心轴上的磁场分布居中，但三个轴线位置的磁场分布的规律基本相同。
实验总结
1、此次实验是一个定性的实验，主要考察不同线圈产生磁场的分布情况。
过程中虽然涉及到许多量的测量，但这些测量都是为了定性的叙述。
比如位置这个量，虽然用了游标卡尺测出了不同的位置，但这些位置没有一个参照系，所以也无法定量的描述场的空间分布。
但这种测量方法是研究抽象物质的一种很好的方法，我们不需要有定量的描述，定性的解释就完全够用了。
2、实验中要求根据各种线圈不同的串并联情况研究不同磁路的磁场规律。
这个要求我们并未达到，主要是因为我们对电路中线圈的接线情况和线圈的绕法不是很清楚。
3、实验中还有一个不足之处。
我们在测量亥姆霍兹线圈磁场时并不能分析出一个线圈产生磁场对另一个线圈的影响。
这也就是图“中心轴上各点电压大小变化”展示的。
所以，我们的测量只能用来研究一个通电线圈周围产生的磁场，并不能反映两个通电线圈的磁场分布。
4、实验的主要成果有如下方面：
1我们知道了不同的磁集束磁极的磁场分布，这有利于我们设计不同的磁场以满足研究的需要。
比如，我们若需要空间磁场要渐渐地变为零，就最好选择情形④所示的磁极。
2我们理解了磁路闭合的重要性。
闭合的磁路才能有效阻止漏磁现象的发生，这对于变压器和其它相关元件效率的提高是至关重要的。
3对于线圈周围的磁场我们也有了更深刻的了解。
同时，我们必须注意对称性研究在实验中的重要性。
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