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1、专业：电子信息工程姓名：姜俊敏学号：3071001206实验报告日期：5月14日地点：东3-406课程名称：工程电磁场与波指导老师：成绩：__________________实验名称：球形载流线圈的场分布与自感实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得实验二球形载流线圈的场分布与自感一、实验目的和要求1、研究球形载流线圈（磁通球）的典型磁场分布及其自感系数；2、掌
2、握工程上测量磁场的两种基本方法——感应电势法和霍尔效应法；3、在理论分析与实验研究相结合的基础上，力求深化对磁场变值问题、自感系数和磁场测量方法等知识点的理解，熟悉霍尔效应高斯计的应用。二、实验内容和原理装1、实验内容包括三个部分，进行理论的推导，包括利用ANSYS进行仿真；完成实验讲义上的实验任务。2、具体的实验原理，包括结论的推导过程详见实验讲义的1至4页，在此只罗列一些重要结论。订（1）磁通球的磁场分析经过理论推导，理论上，实验中的磁通球的分布为：线·球内H1为均匀场，方向与z轴一致：NiHe
3、1z3R·球外H2等同于球心处一个磁偶极子的磁场：3NiRHe22cosrsine6Rr（2）球形线圈自感系数L的分析计算·由磁场分布可得磁通球的自感系数为：22LNR09·实际测量中，由实测的电压峰峰值比上电流峰峰值可以获得L的值，由此可得L实测值。（3）感应电势法测量的磁感应强度·若测试线圈限度与磁通球相比足够小，可认为其附近磁场分布为均匀，由此得磁感应强度EB2fSN1（4）霍尔效应测量的磁感应强度·由霍尔效应原理和正弦交流激励的交变磁场特性可
4、得P.2实验名称：球形载流线圈的场分布与自感姓名：姜俊敏学号：3071001206B0.9B0.3Niav三、主要仪器设备名称型号数量磁通球R=5cm1N=1310R=0.5磁通球激磁电源f=5kHz1交流毫伏表1高斯计1测试线圈R1=1.0mm装R2=3mmb=1.5mm订N1=60示波器1线四、实验步骤及结果分析1、实验讲义给出的理论公式的推导具体的推导过程见手写稿页。参考文献：《一种基于目标场法的球型线圈设计方法》白烨，王秋良，余运佳，夏平畴2004年6月中国电机工程学报第24卷第6期由
5、于在这类求坐标的泛定方程的分离变量展开中，会产生连带勒让德多项式，而磁场B与三个方向有关，因此采用基于目标场法的解法。又在最初的推导中可知，线圈的面电流NKiesin2R延周向分布，值正比于sin，因此在推导中能矢量化简。具体的推导过程见手写稿页。2、ANSYS仿真（1）磁通球磁场的分析，静态情况利用老师提供的命令流文件，对具体的参数进行修改后可得磁场的分布情况：根据实际的情况，线圈球所到达的角度为（-80，80）左右实际线圈的匝数为131匝命令流文件为：!球形载流线圈在球表面层面电流密
6、度按正弦分布!本例中如下处理：!每匝线圈截面相同，电流密度按线圈相应位置加载，使得球表面层面电流密度按正弦分布!谐波分析finish/clearP.3实验名称：球形载流线圈的场分布与自感姓名：姜俊敏学号：3071001206!定义参数，单位均采用国际制单位r0=0.5!场域外边界所对应的半径r1=0.05!球形载流线圈内半径r2=0.051!球形载流线圈外半径dcita=1.0!每个小线圈截面所占的角度pi=2*asin(1)!3.1415926js0=sqrt(2)*1e6!与电流密度相关的常数（幅值
7、）!前处理/prep7!前处理et,1,plane53,,,1!指定单元类型，轴对称场分析mp,murx,1,1!指定1号材料（空气）的相对磁导率mp,murx,2,1!指定2号材料（线圈）的相对磁导率!建立几何模型*do,i,1,180/dcitapcirc,r1,r2,-90+(i-1)*dcita,-90+i*dcita*enddo装pcirc,0,r0,-90,90订aovlap,all!对几何模型（即，面）设置属性线!选择线圈所对应的面，根据位置来选择csys,1!选择柱坐标系asel,s,l
8、oc,x,r1,r2aplot!图形显示面，以查看所选择的面是否正确aatt,2,,1,0,!选择线圈以外的空气区域allsel!选择所有的模型asel,u,loc,x,r1,r2!不选择线圈所对应的面aatt,1,,1,0!剖分，建立网格!先划分线圈所在区域asel,s,mat,,2!根据材料号来选择线圈esize,,1!单元分割数为1，即每个线圈截面就是一个单元amesh,all!划分线圈外的空气区域lsel,s,loc,x,r0!选择
