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1、实验（一）研究不同形状的磁头对磁场分布的影响1．目标:利用不同形状的磁极头对U形电磁铁提供的磁场进行集束处理,利用集成霍尔元件对磁极头间空气隙内磁场进行测量;研究磁极头间隙内磁场分布特点,研究截面积和边界条件对磁场分布的影响,了解磁场形状设计对磁场分布特点影响。2．实验步骤:A）、根据磁极头截面积从大到小的顺序编号为1、2、3、4,如下所示B）、将一对编号为1的磁极头置于磁集束区域线圈上,连接好电路,接通电源后记录U0C）、集成霍尔元件从16cm处以1cm为间距移动至27cm处,记录每个位置处霍尔电压D）、对编号为2、3、4的各对磁极头重复步骤2、3,记录整理数据得到下面数据
2、表格：3作图分析此图表现出随着游标卡尺位置的变化（实际就是测量位置从中间向缘扩展），霍尔效应的电压值先缓慢减小；当到达2cm左右位置的时候迅速下降；当达到2.5cm是下降速度又减缓。这说明了，在集束铁芯中间区域，磁场可以看做是匀强磁场，在磁极边缘区域，磁场迅速减小直至为零。（由于游标卡尺位置的限制，没有测量到磁场为零的位置）鉴于以前做实验的经验，这次测量数据过程中特意将每组数据的间隔拉的比较小，以便得到更加精确的实验图像，但经过分析可知，删掉其中一部分点对图像的整体影响不是很大，因为每组数据之间差异较小，这是在设计实验的过程中所木有想到的。在整个实验过程中，电流基本上是恒定不
3、变的，所以可以对以上四个图标作纵向对比分析可知，随着磁头横截面积的减小，霍尔效应的电压值迅速减小的越来越快，而且在集束铁芯中间区域的匀强磁场区域越来越小随着磁头横截面积的减小。4.小结：在平稳过渡阶段，可见情形3*3的磁场最大，也就是说它的励磁电流也是最大的。下面情况依次类推。然后，我们可以清楚地看到，从1*1—4*4的迅速变化阶段，4*4的变化最早，变化最为平稳。这是和磁极的形状有关的。4*4的平行磁极的面积相对最小，这使它变化最早；又因为它相对的磁极不是直接减为零的，所以它的变化是最慢的。也就是说，4*4磁极产生的磁感应强度集中区域最少，相对分散区域最大。而1*1的情形恰
4、好相反，磁极对应面积最大，然后迅速变为零。实验（二）U形磁路的研究1.目标:将U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;2.实验步骤:A）将连接有霍尔元件的接线端接入到u形磁路所对应的线圈的插孔,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B）连接并检查线路后将U1串入,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24mm以2mm为间距移动到50mm,再移动到51mm极限位置,记录每个位置处的数值C）将U1和U3串联并保证电流同向后重复步骤b,记录数据,再使
5、得U1和U3串联但电流反向,重复步骤b记录数据表2-1U形铁芯A端磁场分布测量数据I=1.173AU0/VU1单独作用U1&U3串联电流同向作用U1&U3串联电流反向组合U1值理论估计-0.53Dm(空气隙)/mmU1(m)/vU1(r)/vU13(m)/vU13(r)/vU31(m)/vU31(r)/vU1(t)/v31.5-0.4420.088-0.3590.171-0.549-0.0190.07629.5-0.4480.082-0.3610.169-0.557-0.0270.07127.5-0.4540.076-0.3620.168-0.568-0.0380.06525
6、.5-0.4610.069-0.3650.165-0.581-0.0510.05723.5-0.4710.059-0.3670.163-0.598-0.0680.04821.5-0.4840.046-0.3710.159-0.620-0.0900.03519.5-0.5010.029-0.3760.154-0.645-0.1150.02017.5-0.5230.007-0.3840.146-0.682-0.152-0.00315.5-0.554-0.024-0.3940.136-0.729-0.199-0.03213.5-0.590-0.060-0.4080.122-0.79
7、7-0.267-0.07311.5-0.655-0.125-0.4280.102-0.892-0.362-0.1309.5-0.742-0.212-0.4590.071-1.033-0.503-0.2167.5-0.881-0.351-0.5030.027-1.251-0.721-0.3475.5-1.102-0.572-0.571-0.041-1.641-1.111-0.5764.5-1.281-0.751-0.618-0.088-1.912-1.382-0.735表2-2B端U形铁芯磁场分布测量数据
