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工程电磁场实验报告

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工程电磁场实验报告
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实验一 螺线管电磁阀静磁场分析
一、实验目的
以螺线管电磁阀静磁场分析为例，练习在 MAXWELL 2D 环境下建立磁场模型，
并求 解分析磁场分布以及磁场力等数据。
二、主要步骤

a) 建立项 目： 其中包 括生 成项目 录， 生成螺 线管 项目， 打开 新项目
与运 行MAXWELL 2D。
b) 生成螺线管模型：使用 MAXWELL 2D 求解电磁场问题首先应该选择求解器
类 型，静磁场的求解选择 Magnetostatic，然后在打开的新项目中定义画图平
面，建 立要求尺 寸 的螺线管 几 何模型， 螺 线管的组 成 包括
Core 、 Bonnet 、 Coil 、 Plugnut、Yoke。

c) 指定材料属性：访问材料管理器，指定各个螺线管元件的材料，其中部分元
件的 材料需要自己生成，根据给定的 BH 曲线进行定义。
图1 元件材料

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图2 B-H曲线
d) 建立边界条件和激励源：给背景指定为气球边界条件，给线圈 Coil 施加电
流源。
e) 设定求解参数：本实验中除了计算磁场，还需要确定作用在螺线管铁心上的
作用 力，在求解参数中要注意进行设定。
f) 设定求解选项：建立几何模型并设定其材料后，进一步设定求解项，在对话

框Setup Solution Options 进入求解选项设定对话框，进行设置。
三、实验要求
建立螺线管电磁阀模型后，对其静磁场进行求解分析，观察收敛情况，画各种收
敛数 据关系曲线，观察统计信息；分析 Core 受的磁场力，画磁通量等势线，
分析 Plugnut 的材 料磁饱和度,画出其 BH 曲线。通过工程实例的运行，掌握
软件的基本使用方法。
四、实验结果

1.螺线管模型
图3

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2.自适应求解
图4 收敛数据
3.三角单元与收敛次数关系
图5

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4.总能量与收敛次数关系
图6
5.磁场能量百分比与收敛次数关系
图7

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6.磁场力与收敛次数关系
图8
7.统计信息
图9

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8.所受磁场力
图10

大小为118.2N，方向为Core负方向。
9.磁通等势线
图11

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10.材料Plugnut的B-H曲线
图12
五、实验总结
通过建立螺线管模型，熟悉了MAXWELL2D软件的使用方法，为以后的工程求
解积累了经验。

实验二 叠片钢涡流损耗分析
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一、实验目的
1) 认识钢的涡流效应的损耗，以及减少涡流的方法；
2) 学习涡流损耗的计算方法；
3) 学习用 MAXWELL 2D 计算叠片钢的涡流。
二、实验内容
作用在磁钢表面的外磁场Hz=397.77A/m,即Bz=1T,要求：

1）理论分析与计算机仿真：钢片的位置与磁场平行，在 50Hz、200Hz、5000Hz

,分别从理论a,的情况下，已知钢片厚度为a=0.5mm,长度远大于
计算、计算机仿真两个方面进行磁感应强度分析。进行涡流损耗分析。
2）计算机仿真：叠片钢的模型为四片钢片叠加而成，每一片界面的长和宽分别
为
8.12m ，叠片钢的电导率为 和 0.356mm，两片之间的距离为 12.7mm
2.08e6S/m，相 对磁导率为 2000，建立相应几何模型，并指定材料属性，指定
边界条件。分析不同 频率下的涡流损耗。
三、实验数据及分析

1.叠片钢的涡流仿真图象
F=1Hz

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F=60Hz
F=360Hz
F=1kHz
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F=2kHz
F=5kHz
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F=10kHz
数据分析与讨论2.
、低频时最低磁通密度和涡流损耗及与理论计算结果比

较（1） 低频涡流损耗计算公式为：222BtVP 24
为峰值磁通密度；σ为叠片电导率；ω为叠片厚度；B式中，V为叠片体积；t
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*π.
μh,μ=2000*4为外加磁场角频率,B=Maxwell 2D所获得的功率损耗值是假定叠
片钢在Z方向上具有单位长度（1m）时而计算出来的。因此，上式中的体积显
然需要按以下公式计算

3363
V12.7*10*0.356*10*14.5212*10m

公式成立的条件是频率低于2kHz，趋肤深度远小于叠片厚度。由此计算各个频
率下的涡流损耗，如下表所示：
仿真数据

F(Hz)
Bmin(T) P(W)

1 1.000 1.89542e-6
60 0.999 6.81834e-3
360 0.971 2.38061e-1
1K 0.808 1.62066
2K 0.472 4.50672
5K -0.306 9.59003
10K -0.171 12．0080
计算结果
F(Hz) Bmin(T) P(W)
误差

1 1.000 1.9605e-6 3.32%
60 0.999 7.0578e-3 3.39%
360 0.971 2.395e-1 0.6%
1K 0.808 1.2796 26.6%
2K 0.472 1.7466 159%

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5K -0.306 4.5882 109%
10K -0.171 5.7312 109%

根据以上误差分析可知，当频率较低时，理论计算值与实验值符合得很好，而 当
频率较高时，理论与计算值相差很大，因此该公式只适用于低频时的涡流损耗。

2、高频时最低磁通密度和涡流损耗及与理论计算结果比较
高频涡流损耗计算公式：2H1t2SSPHRst 222
H
为磁场强度切线分量；σ为叠片电导率；μ为外加 ；式中： S为叠片表面积
t
R
为单位表面积叠片的阻抗；磁场角频率；ω为叠片相对磁导率；δ为趋肤深

度。s，趋肤深度远远小于叠片厚度，当公式的使用条件为频率大于等于

10kHz15-m.8032*107f时，显然满足公式适用条件，单位、趋肤深度

f=10kHz1310.1612R*6s  表面积叠片的阻抗。H故总的表面积4叠片钢
与磁场强度个，相切的面共有这里要注意S的计算，
t2333
m102.6112*10.356*10**.S2*(127*101)
。 。进而可得P=12.727W 的情况。
和10kHz为进行对比，利用高频公式计算2kHz、5kHz
F(Hz) P(实验) ) P(理论
误差

2K 4.50672 5.691 20.8%
5K 9.59003 9.011 6.4%
10K 0080 12． 12.727 5.65%

由以上分析可得，当频率越大时，用该公式计算的理论值与实验值吻合的程度因
此该公式适合于高频时以上吻合的也非常好，越高，即计算越精确。对于10kHz
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的涡流损耗。
五、实验感想

1.通过本次实验，我学会了MAXWELL2的基本用法，意识到这个软件的强大，
以及仿真对学习工程电磁场的重要性。
2.在实验过程中，有一些步骤不知道它的具体意义，只是跟着指导书按步骤做，
后来在看书的过程中才慢慢理解。

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电磁场与电磁波实验报告

电磁场与电磁波实验报告

电磁场与电磁波实验报告电磁场与电磁波实验报告引言：电磁场和电磁波是物理学中非常重要的概念。

电磁场是由电荷产生的一种物理场，它的存在和变化会影响周围空间中的其他电荷。

而电磁波则是电磁场的一种传播形式，它以电磁场的振荡和传播为基础，具有波动性质。

本次实验旨在通过实际操作和测量，深入了解电磁场和电磁波的特性。

实验一：测量电磁场强度在实验一中，我们使用了一个电磁场强度计来测量不同位置的电磁场强度。

首先，我们将电磁场强度计放置在一个固定的位置，记录下此时的电磁场强度。

然后，我们将电磁场强度计移动到其他位置，重复测量过程。

通过这些数据，我们可以得出不同位置的电磁场强度的分布情况。

实验结果显示，电磁场强度随着距离的增加而逐渐减弱。

这符合电磁场的特性，即电荷产生的电磁场在空间中以一定的规律传播，而传播的强度会随着距离的增加而减弱。

这一实验结果验证了电磁场的存在和变化对周围环境的影响。

实验二：测量电磁波频率和波长在实验二中，我们使用了一个频率计和一个波长计来测量电磁波的频率和波长。

首先，我们将频率计和波长计设置好，并将它们与电磁波源连接。

然后，我们观察频率计和波长计的测量结果，并记录下来。

通过这些数据，我们可以得出电磁波的频率和波长的数值。

实验结果显示，不同频率的电磁波具有不同的波长。

频率越高的电磁波，波长越短；频率越低的电磁波，波长越长。

这符合电磁波的特性，即电磁波的振荡频率和波长之间存在一定的关系。

这一实验结果验证了电磁波的波动性质，以及频率和波长之间的关系。

实验三：观察电磁波的干涉和衍射现象在实验三中，我们使用了一块光栅和一个狭缝装置来观察电磁波的干涉和衍射现象。

首先，我们将光栅放置在光源前方，并调整光源的位置和光栅的角度。

然后，我们观察到在光栅后方的屏幕上出现了一系列明暗相间的条纹。

这些条纹是由电磁波的干涉和衍射效应引起的。

实验结果显示，当电磁波通过光栅时，会发生干涉和衍射现象。

干涉现象表现为明暗相间的条纹，而衍射现象表现为条纹的扩散和交替。

工程电磁场实验2

工程电磁场实验2

㈠ 测量线结构及其调谐
• 根据传输线的不同 , 测量线的形式亦有不同 , 常用的有同轴型和波导型 , 一般包括:
• 开槽线、探针耦合指示机构、机械传动及 位置移动装置三部份。
• TC26 波导测量线：
• 1. 开槽线 : 在矩形波导的宽边( 上 面 )正中平行于波导( 或同轴线 )的 轴线开一条窄缝，由于很少切割电 流 , 因而开槽对波导内的场分布影 响很小，槽长有几个半波长 , 以
• 晶体检波器输出引线应该远离电源和输入线路， 以免干扰。如果系统连接不当，将会影响测量 精度，产生误差。
• 系统调整主要指测量线的调整以及晶体检波器 的校准。
BD-20A 型波导元件（FB-100：22.86×10.16）
成套产品包括:
单位 数量
E-H 阻抗调配器
只
1
定向耦合器
只
1
可变衰减器(附衰
测试方法
• 在TC26上连接短路板，使系统处于全反射状态。 • 找出一个波节点（将YS3892的“放大选择”逐
步调至50dB或60dB处，例如：113.5mm）；使 节下点刻特度征值相，当再明移显动T，C2该6波探节针点座的找读出数另为一D个m波in1节记 点即D先m调in2至（3此0或时4可0d关B小，Y以S3便89寻2“找放另大一选个择波”节开点关， 再刻放度大值至（5例0如dB：处1找35出.9Dmmmin2））。同样在标尺上读出 • D理m确in2认－为Dm半in1波为长二。个波节点的距离长度，根据原
• 探针插入愈深，影响亦愈大。
• 要减少或消除这些影响 , 就要减小探针的穿 伸度和正确调谐探头的谐振腔 。
• 但穿伸度的减小必然会影响输出指示的灵敏 度，因而必须适当地调整。
• 一般是旋到底后退出 2 圈半为源自。• 探头的调谐是十分重要的，既可以消除电纳 B 的影响，又可以提高测试灵敏度，调谐方 法为：
南航电磁场实验报告

南航电磁场实验报告

一、实验目的1. 了解电磁场的基本概念和特性；2. 掌握电磁场实验的基本原理和操作方法；3. 通过实验验证麦克斯韦方程组，加深对电磁场理论的理解；4. 提高实验操作能力和数据分析能力。

二、实验原理电磁场理论是描述电磁现象的一门基础学科，其核心内容为麦克斯韦方程组。

本实验通过搭建电磁场实验平台，验证麦克斯韦方程组在特定条件下的正确性。

三、实验仪器与设备1. 电磁场实验平台：包括实验电源、实验探头、示波器、信号发生器等；2. 麦克斯韦方程组验证装置：包括平行板电容器、电感线圈、电阻、电容器等；3. 测量仪器：包括数字多用表、频率计、功率计等。

四、实验步骤1. 搭建实验平台，连接好实验探头、示波器、信号发生器等设备；2. 调整实验参数，包括实验电源电压、频率等；3. 按照实验要求，测量平行板电容器、电感线圈、电阻、电容器等元件的参数；4. 记录实验数据，并进行处理和分析；5. 验证麦克斯韦方程组在实验条件下的正确性。

五、实验数据与结果1. 平行板电容器：根据实验数据，计算电容器的电容值，并与理论值进行比较；2. 电感线圈：根据实验数据，计算电感线圈的电感值，并与理论值进行比较；3. 电阻：根据实验数据，计算电阻的阻值，并与理论值进行比较；4. 验证麦克斯韦方程组：根据实验数据，验证电场强度、磁场强度、电位移矢量、磁感应强度等物理量的关系，验证麦克斯韦方程组的正确性。

六、实验结果分析1. 实验数据与理论值的比较：通过比较实验数据与理论值，发现实验数据与理论值基本吻合，说明实验平台搭建合理，实验操作正确；2. 验证麦克斯韦方程组：通过实验验证了电场强度、磁场强度、电位移矢量、磁感应强度等物理量的关系，验证了麦克斯韦方程组的正确性。

七、实验结论1. 电磁场实验平台搭建合理，实验操作正确；2. 实验数据与理论值基本吻合，说明实验平台具有较好的测量精度；3. 通过实验验证了麦克斯韦方程组在特定条件下的正确性，加深了对电磁场理论的理解。

电磁场实验报告

电磁场实验报告

电磁场实验报告电磁场实验报告一、实验题目：用有限差分法求解金属槽内电位分布一足够长（忽略边缘效应）的方形金属槽，边宽1m ，除顶盖电位为100sin x πV外，其他三方的电位均为零，求槽内电位分布二、数学原理有限差分法（Finite Differential Method ）是基于差分原理的一种数值计算法。

有限差分法的基本思想是把连续的定解区域用有限个离散点构成的网格来代替,这些离散点称作网格的节点; 把连续定解区域上的连续变量的函数用在网格上定义的离散变量函数来近似; 把原方程和定解条件中的微商用差商来近似, 积分用积分和来近似,于是原微分方程和定解条件就近似地代之以代数方程组,即有限差分方程组, 解此方程组就可以得到原问题在离散点上的近似解。

然后再利用插值方法便可以从离散解得到定解问题在整个区域上的近似解。

对于简单迭代法有如下公式φ( i , j) = (φ( i- 1 , j) +φ( i+1 , j) +φ( i , j - 1) +φ( i , j+1) )*1/4 三、编程计算=?= 100sin x π=?0=?实验代码如下：u=zeros(21,21); %定义数组w=0; %赋初值for j=1:21;u(1,j)=100*sin((j-1)*pi/20);w=w+u(1,j);endfor i=2:20for j=2:20u(i,j)=w./20;endendu %打印数组un=1000; %简单迭代1000次for w=1:n;for i=2:20;for j=2:20;a=u(i+1,j);b=u(i,j+1);c=u(i-1,j);d=u(i,j-1);u(i,j)=0.25.*(a+b+c+d); %简单迭代法endendendu %打印数组u(11,11) %打印点（0.5，0.5）x=1：-0.05:0; y=1:-0.05:0;[x,y]=meshgrid(x,y); %画图mesh(x,y,u) hold offgrid onxlabel('0<x<1')< p="">ylabel('0<y<1')< p="">zlabel('0<u<100')< p="">四、计算结果： u的值如下ans =19.9858 说明u （11，11）=19.98580<1<="" p="">0<y<1< p="">0<100<="" p="">五、实验分析由图像知u关于x=0.5对称且y=1时u关于x的表达式变为100sin xπ，与该图像相符，因此结果是正确的六、实验心得与思考通过设计程序并进行完善调试，我对有限差分法有了进一步的认识，这次的代码是针对于特定题目编出的程序，如果边值条件有所改变那么代码也得改变，显得不是很方便。