球形载流线圈场分布与自感

1、球形载流线圈的场分布与自感球形载流线圈的场分布与自感21/21球形载流线圈的场分布与自感专业：电气工程及其自动化姓名：xxx学号：311xxxxxxx实验报告日期：2013年6月15日礼拜六地址：紫金港东三406课程名称：工程电磁场与波实验名称：球形载流线圈的场分布与自感一、实验目的和要求（必填）三、主要仪器设备（必填）五、实验数据记录和办理七、谈论、心得指导老师：xxx成绩：实验种类：同组学生姓名：二、实验内容和原理（必填）四、操作方法和实验步骤六、实验结果与分析（必填）实验一球形载流线圈的场分布与自感一、实验目的和要求（必填）研究球形载流线圈（磁通球）的典型磁场分布及其自感参数；掌握工程上

2、丈量磁场的两种基本方法感觉电势法和霍耳效应法；在理论分析与实验研究相结合的基础上，力求深入对磁场边值问题、自感参数和磁场丈量方法等知识点的理解，熟习霍耳效应高斯计的应用。二、实验内容和原理（必填）实验内容1.丈量磁通球轴线上磁感觉强度B的分布探测磁通球外面磁场的分布磁通球自感系数L的实测值观察磁通球的电压、电流间的相位关系实验原理（1）球形载流线圈（磁通球）的磁场分析如图17所示，当在z向拥有均匀的匝数密度分布的球形线圈中通以正弦电流i时，可等效看作为流经球表面层的面电流密度K的分布。明显，其等效原则在于载流安匝不变，即如设沿球表面的线匝密度分布P2实验名称：球形载流线圈的场分布与自感姓名：x

3、xx学号：311xxxxxxx为W，则在与元长度dz对应的球面弧元Rd上，应有WRdi=Ndzi2R因在球面上，zRcos，所以dzdRcosRsind代入上式，可知对应于球面上线匝密度分布W，应有NW2RRsindNsinRd2R即沿球表面，该载流线圈的线匝密度分布W正比于sin，呈正弦分布。所以，本实验模拟的在球表面上等效的面电流密度K的分布为装KNisine订2R线由上式可见，面电流密度K周向分布，且其值正比于sin。因为，在由球面上边电流密度K所界定的球内外轴对称场域中，没有自由电流的分布,所以,对应于如图1-8所示的计算场域，可采纳标量磁位m为待求场量，列出待求的边值问题以下：上式中

4、泛定方程为拉普拉斯方程，定解条件由球表面处的辅助界限条件、标量磁位的参照点，以及离该磁P3实验名称：球形载流线圈的场分布与自感姓名：xxx学号：311xxxxxxx通球无穷远处磁场衰减为零的物理条件所构成。经过求解球坐标系下这一边值问题，可得标量磁位m1和m2的解答，而后，最后得磁通球内外磁场强度为H1-m1Nicoser-sinerGeneralPostprocPathOperationsDefinePathByLocation，出现窗口：装订线点击OK，出现窗口：P17实验名称：球形载流线圈的场分布与自感姓名：xxx学号：311xxxxxxx如图输入相应数据，点击OK。窗口不变，以以下图更

5、正数据：点击OK后，再点击Cancel。显示路径：MainMenuGeneralPostprocPathOperationsPlotPaths，看见以以下图形：装订线将结果数据（磁感觉强度的y方向重量）映照到路径上：MainMenuGeneralPostprocPathOperationsMapontoPath：P18实验名称：球形载流线圈的场分布与自感姓名：xxx学号：311xxxxxxx图形显示结果：MainMenuGeneralPostprocPathOperationsPlotPathItemOnGraph，出现窗口：点击OK。看到以以下图形：装订线也可列表显示路径上的结果数据：Mai

6、nMenuGeneralPostprocPathOperationsPlotPathItemListPathItems，出现窗口：P19实验名称：球形载流线圈的场分布与自感姓名：xxx学号：311xxxxxxx点击OK。出现以下结果：PRINTALONGPATHDEFINEDBYLPATHCOMMAND.DSYS=0*PATHVARIABLESUMMARY*BY装0.00000.11129E-020.50000E-020.11129E-02订0.10000E-010.11130E-020.15000E-010.11132E-02线0.20000E-010.11133E-020.25000E-0

7、10.11134E-020.30000E-010.11136E-020.35000E-010.11137E-020.40000E-010.11138E-020.45000E-010.11138E-020.50000E-010.11128E-020.10000-0.72941E-04我们可以明显看出，在0X0.50000范围内，磁场的值基本不变。所以，沿磁通球轴线磁场为均匀场分布形态。（2）对磁通球北极处在交流激磁（I=1A）状况下探测线圈和高斯计的读数，以及在直流激磁（状况下高斯计的读数，予以比较，并从而给出该处磁感觉强度B的实测值与理论值之间的比较；I=1A）全磁场Y向磁场整个磁场分布X向磁

8、场在I=1A（直流或交流有效值）激励状况下，位于磁通球北极处，霍耳效应高斯计测得Bav9.7GS；感觉电势法测得探圈的感觉电势E27mV，由此可算得B10.69GS。基于Bav0.9B，即可对上述两种测磁方法在交变磁场条件下的应用作出分析与谈论。3）计算磁通球自感系数L的实测值，并按式(1-4)由磁通球的设计参数算出自感系数L的理论值，加以比较和谈论；本实验磁通球自感系数L的理论值为0.75310-3H；实测值约为0.73210-3H。（4）对实验内容（4）所观察的电压、电流间的两种相位关系，给出分析和谈论。由示波器观察磁通球的u(t)从而可知，在激磁电源频率为和i(t)波形间的相位关系，可以

9、观察到u(t)约超前于i(t)5kHz的条件下，磁通球当可近似看作为一个纯电感线圈。相位90的实验结果，P21实验名称：球形载流线圈的场分布与自感姓名：xxx学号：311xxxxxxx磁场分布偏差分析：可能偏差原由为：1、因为读数不是数显，所以偏差在所不免，读数会造成必定的偏差，并且这偏差是最主要的偏差。2、磁通球边沿效应不行忽视3、自己的电流值都不够1A，所以这也会造成比较大的偏差4、计算保留的小数点不够，以致了偏差的累积交直流比较偏差分析：1、实质的电流值不够1A以致了偏差的产生和累积；2、线圈自己有电感，以致了交直流的不一样，比方那个小电阻，自己就是线圈制成的，所以不行防范的会有很多的偏差产生；3、赤道周边的