工程电磁场实验报告
武大电气工程电磁场实验报告(90分精品)
工程电磁场实验报告电气工程学院XXX2014302540XXX平行输电线电场计算1.问题描述：导线半径0.01m，导线对地高度为10m，导线间距为5m，每根导线对地电压为6V，6根导线平行放置，建立模型并求解电场分布。
2.创建项目，选择求解类型（1）启动并建立项目文件（2）重命名并保存（3）选择分析类型和求解器新建工程文件，单击菜单命令Project/Insert Maxwell 2D Design，或者单击工具栏上的图标。
执行菜单命令Maxwell 2D/Solution Type，在弹出的对话框中选择求解类型Electrostatic，如图2-1所示：图2-1 选择求解器类型3.绘制几何模型（1）设置绘图单位执行菜单命令Modeler/Units，根据需要进行单位设置。
本例中单位为m。
（2）绘制模型（a）绘制导线绘制导线1：点击快捷键（或者执行命令Draw/Circle），绘图区下方坐标状态栏输入（-2.5,10,0）后回车，此时坐标（X,Y,Z）变为（dX,dY,dZ），在其中输入（0,0.01,0），如图3-1所示，回车则会出现面圆Circle1。
图3-1 第一根导线坐标示意图同理，绘制导线2-6，导线2的圆心坐标为（-7.5,10,0），半径为（0,0.01,0）；导线3的圆心坐标为（-12.5,10,0），半径为（0,0.01,0）；导线4的圆心坐标为（2.5,10,0），半径为（0,0.01,0）；导线5的圆心坐标为（7.5,10,0），半径为（0,0.01,0）；导线6的圆心坐标为（12.5,10,0），半径为（0,0.01,0）；（b）绘制求解区域执行菜单命令Draw/Circle或单击工具栏上的，输入坐标(0,0,0)回车，输入(0,62.5,0)回车确认，得到cricle7。
只选择上半区域进行求解，选中circle7，执行菜单命令Modeler/Boolean/Split或单击工具栏上的，选择XZ平面，点击确定，如图3-2所示。
工程电磁场实验报告
Maxwell仿真分析——叠钢片涡流损耗分析任课老师：班级：学号：姓名：杨茗博Maxwell仿真分析——二维轴向磁场涡流分析源的处理在学习了Ansoft公司开发的软件Maxwell后，对工程电磁场有了进一步的了解，这一软件的应用之广非我们所想象。
本次实验只是利用了其中很小的一部分功能，涡流损耗分析。
通过软件仿真、作图，并与理论值相比较，得出我们需要的实验结果。
在交流变压器和驱动器中，叠片钢的功率损耗非常重。
大多数扼流线圈通常使用叠片，以减少涡流损耗，但这种损耗仍然很大。
特别是在高频情况下，产生了热，进一步影响了整体性能。
因此做这方面的分析十分有必要。
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、实验模型第一个实验是分析单个钢片的涡流损耗值，所以其模型就是一个钢片，设置其厚度为0.356mm，长度为20mm>>0.356mm，外加磁场为1T。
实验模型是4片叠钢片组成，每一篇截面的长和宽分别是12.7mm和0.356mm，两片中间的距离为8.12uA，叠片钢的电导率为2.08e6 S/m，相对磁导率为2000，作用在磁钢表面的外磁场H z=397.77A/m，即B z=1T。
考虑到模型对X，Y轴具有对称性，可以只计算第一象限内的模型。
三、实验步骤一．单个钢片的涡流损耗分析1、建立模型，因为是单个钢片的涡流分析，故位置无所谓，就放在中间，然后设置边界为397.77A/m，然后设置频率，进行求解。
2、进行数据处理，算出理论值，并进行比较。
二、叠钢片涡流损耗分析1、依照模型建立起第一象限内的模型，将模型的原点与坐标轴的原点重合，这样做起来比较方便。
设置钢片的材质，使之符合实际要求。
然后设置边界条件和源，本实验的源为一恒定磁场，分别制定在上界和右边界，然后考虑到对偶性，将左边界和下界设置为对偶。
然后设置求解参数，因为本实验是要进行不同的频率下，涡流损耗的分析，所以设定好Frequency后，进行求解。
南京理工大学工程电磁场实验报告
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} } /*讨论收敛因子不同取值的计算次数情况*/ for(p=1.10;p<2.0;p+=0.01) { for(i=0;i<41;i++) {u[0][i]=100;u[40][i]=0;} /*定义初值*/ for(i=1;i<40;i++) {u[i][0]=u[i][40]=0;} for(i=1;i<40;i++) for(j=1;j<21;j++) u[i][j]=2.5*(j-1); num=fun(u,p);if(min>num) {min=num;q=p;} }printf("\n 最佳收敛因子为：p=%f",q); printf("\n 此时运行次数为: num=%d\n",min); printf("\n 当收敛因子为%f 的时候，输出结果为：", q); for(i=0;i<41;i++) {u[0][i]=100;u[40][i]=0;} /*定义初值*/ for(i=1;i<40;i++) {u[i][0]=u[i][40]=0;} for(i=1;i<40;i++) for(j=1;j<21;j++) u[i][j]=2.5*(j-1); num=fun(u,q); for(i=1;i<40;i++) for(j=1;j<21;j++) u[i][40-j]=u[i][j]; for(i=0;i<41;i++) {printf("\n"); for(j=0;j<41;j++) printf("%12.6f",u[i][j]);} system("pause"); return 0; }
工程电磁场实训报告总结
一、引言电磁场是现代工程领域中不可或缺的一部分，涉及通信、电子、电力、医疗等多个领域。
为了加深对电磁场理论知识的理解，提高实际操作能力，我们参加了为期两周的工程电磁场实训。
通过本次实训，我们不仅巩固了电磁场的基本理论，还学会了如何运用这些理论解决实际问题。
以下是本次实训的总结报告。
二、实训内容1. 电磁场基本理论实训首先对电磁场的基本理论进行了回顾，包括麦克斯韦方程组、电磁波、电磁场能量等。
通过理论学习，我们深入了解了电磁场的基本性质和规律。
2. 电磁场模拟软件的使用实训过程中，我们学习了电磁场模拟软件的使用方法。
以Ansys Maxwell为例，我们学会了如何建立模型、设置边界条件和求解电磁场问题。
通过实际操作，我们掌握了软件在工程中的应用。
3. 电磁场仿真实验在仿真实验环节，我们针对实际工程问题进行了电磁场仿真。
例如，我们模拟了天线辐射、传输线特性、电磁屏蔽等场景，分析了电磁场参数对实际工程的影响。
4. 电磁场测量实验实训还安排了电磁场测量实验，包括电磁场强度测量、电磁波传播特性测量等。
通过实验，我们掌握了电磁场测量仪器的使用方法，了解了电磁场参数的测量方法。
三、实训收获1. 理论知识得到巩固通过本次实训，我们对电磁场基本理论有了更深入的理解，为今后在相关领域的学习和工作打下了坚实的基础。
2. 实际操作能力得到提高实训过程中，我们学会了使用电磁场模拟软件和测量仪器，提高了实际操作能力。
这些技能将有助于我们在今后的工作中解决实际问题。
3. 团队协作能力得到锻炼实训过程中，我们分组进行实验和仿真，培养了团队协作精神。
在遇到问题时，我们共同讨论、解决问题，提高了团队协作能力。
4. 创新意识得到培养在实训过程中，我们针对实际问题进行仿真和实验，培养了创新意识。
通过不断尝试和改进，我们找到了更优的解决方案。
四、不足与反思1. 理论与实践结合不够紧密在实训过程中，我们发现部分理论知识在实际操作中应用不够灵活。
南京理工大学工程电磁场实验报告
MATlAB 绘制等电位线视图如下：
三维图像：
100 80 60 40 20 0 4 3 2 1 1 3 2 4
8
二维图像：
4
3.5 3
2.5
2
1.5
1
0.5 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
五、实验总结：
通过本次实验，我们在很大程度上把书本上的知识应用于实践中去， 例如 VC++的应用， 是我们第一次把其应用到工程实验上去， 超越了以 往只限于基础原理的学习。另一方面，在画图方面对于 MATlAB 的应 用，让我们初步认识到这款软件功能的强大，也让我们意识到掌握这 门软件的重要性，其在可视化，仿真方面发挥了很大的作用，大大地 帮助我们更深刻地理解和把握工程电磁场这门课程的相关知识。
三、程序设计及其运行情况：
#include<stdio.h> #include<math.h> #include<windows.h> fun(float u[][41],float p) /*此函数即为差分求解的方 法过程*/ {long int i,j,flag=1,num=0;float t,e=p/4; /*定义变量，在此 p 为收敛 因子*/ while(flag) {flag=0; for(i=1;i<40;i++) {for(j=1;j<20;j++) { t=u[i][j]; u[i][j]=u[i][j]+e*(u[i][j-1]+u[i-1][j]+u[i][j+1]+u[i+1][j]4*u[i][j]); if(fabs(u[i][j]-t)>=1e-5) flag=1; /*该判断语句用于判断 u[i][j]前后两次计算之差绝对值是否符合实验误 差要求*/ }u[i][20]=u[i][19]; }num++; } return num; } int main(void) { long int i,j,num=0,min=100000;float q,p,t,eps=1,e=p/4,u[41][41]; for(i=0;i<41;i++) {u[0][i]=100;u[40][i]=0;} /*定义初值*/ for(i=1;i<40;i++) {u[i][0]=u[i][40]=0;} for(i=1;i<40;i++) for(j=1;j<21;j++) u[i][j]=2.5*(j-1); printf("左半边初始值如下：\n"); for(i=0;i<41;i++) {printf("\n"); for(j=0;j<21;j++) { printf("%-11.5f",u[i][j]);
工程电磁场实验报告上交版
实验报告——叠片钢涡流损耗分析实验目的: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 SV计算叠片钢的涡流。
实验内容:作用在磁钢表面的外磁场Hz=397.77A/m, 即Bz=1T, 要求理论分析与计算机仿真：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是12.7mm和0.356mm, 两片之间的距离为8.12um, 叠片钢的电导率为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, 制定边界条件。
分析不同频率下的涡流损耗。
实验简介:在交流变压器和驱动器中, 叠片钢的功率损耗很重要。
大多数扼流圈和电机通常使用叠片, 以减少涡流损耗, 但是这种损耗仍然很大, 特别是在高频的情况下, 交变设备中由脉宽调制波形所产生的涡流损耗不仅降低了设备的整体性能, 也产生了热。
设计工程师通常采用两种方法预测叠片钢的损耗:使用叠片钢厂商提供的铁耗随频率的变化曲线, 但是往往很难得到这样的曲线；使用简单的计算公式, 公式中的涡流损耗是叠片厚度的函数, 但是这样的公式往往仅在频率为60Hz或更低的频率情况下才是正确的。
而大多数交变电磁设备, 所使用的频率可达千赫兹或兆赫兹, 因此需要用其它的方法预测涡流损耗。
在非常高的频率下, 涡流损耗远大于磁滞损耗, 铁损几乎完全是由涡流引起的。
涡流损耗可以使用有限元法通过数值计算获得。
本实验就采用轴向磁场涡流求解器来计算不同频率下的涡流损耗。
实验步骤:根据实验内容分析建立实验模型, 由于四片叠片钢关于XY轴具有对称性, 故可以只计算第一象限。
定义模型的长宽及两片之间距离, 电导率, 相对磁导率以及外磁场场强之后就可以进行仿真。
通过生成几何模型, 制定材料属性, 指定边界条件和源, 设定求解参数选项极乐进行数据的统计了。
数值计算结果:图一Hz=1Hz时叠片钢的磁场分布图二Hz=60Hz时叠片钢的磁场分布图三Hz=360Hz时叠片钢的磁场分布图四Hz=1kHz时叠片钢的磁场分布图五Hz=2kHz时叠片钢的磁场分布图六Hz=5kHz时叠片钢的磁场分布图七Hz=10kHz时叠片钢的磁场分布1.数值结果与低频损耗计算公式的比较低频涡流损耗的计算公式为P=t2ω2B2σ2/24 V式中, V为叠片体积；t为叠片厚度；B为峰值磁通密度；δ为叠片电导率；ω为外加磁场角频率。
工程电磁场实验报告 (1)
工程电磁场导论实验报告姓名：学号：班级：指导教师：实验一 矢量分析一、实验目的1.掌握用matlab 进行矢量运算的方法。
二、基础知识1. 掌握几个基本的矢量运算函数：点积dot(A,B)、叉积cross(A,B)、求模运算norm(A)等。
三、实验内容1. 通过调用函数，完成下面计算给定三个矢量A 、B 和C 如下：23452x y zy zx zA e e eB e eC e e =+-=-+=-求（1）A e ；（2）||A B -；（3）A B ⋅；（4）AB θ ；（5）A 在B 上的投影 ；（6）A C ⨯；（7）()A B C ⋅⨯和()C A B ⋅⨯；（8）()A B C ⨯⨯和()A B C ⨯⨯A=[1,2,-3]； B=[0,-4,1]; C=[5,0,-2]; y1=A/norm(A) y2=norm(A-B) y3=dot(A,B)y4=acos(dot(A,B)/(norm(A)*norm(B))) y5=norm(A)*cos(y4) y6=cross(A,C)y71=dot(A,cross(B,C)) y72=dot(A,cross(B,C)) y81=cross(cross(A,B),C) y82=cross(A,cross(B,C))运行结果为：y1 =0.2673 0.5345 -0.8018 y2 = 7.2801 y3 =-11y4 = 2.3646 y5 =-2.6679y6 = -4 -13 -10 y71 =-42y72 =-42y81 = 2 -40 5 y82 = 55 -44 -11解：（1）[0.2673,0.5345,0.8018]A e =-； （2）||7.2801A B -=； （3）11A B ⋅=-；（4） 2.3646(135.4815)AB θ=； （5） 2.6679-；（6）[4,13,10]A C ⨯=---； （7）()()42A B C C A B ⋅⨯=⋅⨯=-；（8）()[2,40,5]A B C ⨯⨯=-；()[55,44,11]A B C ⨯⨯=--；2. 三角形的三个顶点位于A(6,-1,2), B(-2,3,-4), C(-3, 1,5)点，求（1）该三 角形的面积；（2）与该三角形所在平面垂直的单位矢量。
工程电磁场实验
实验三霍尔效应法测量磁场磁场及物质磁性的测量时物理测量的一个重要分支。
测量磁场的方法按其原理可分成两大类(1)由物质在磁场中的表现的特征而发展起来的方法：霍尔效用法和核磁共振法等；(2)以电磁感应原理为基础的测量方法：冲击法和感应法等。
感应法对线圈的转速与标定分度要求很高但测量不高，因而应用较少。
核磁共振法是目前测量均匀磁场最准确的方法，常用来校验或标定其他测磁仪器。
霍尔效应法和冲击电流法是常用的两种方法。
其中霍尔效应法在测量技术、自动技术、计算机和信息技术中有广泛的应用，例如各种型号的高斯计就是利用此原理；冲击法作为一种较为简单、标准的测量方法历史悠久，至今仍为标准计量局采用。
一、目的1．观察霍尔现象。
2．了解应用霍尔效应测量磁场的原理和方法。
3．学会使用霍尔元件测量螺线管内外磁场。
4．研究通电螺线管内部磁场分布。
二、原理1．霍尔效应霍尔效应是霍普斯金大学研究生霍尔1879年在研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的，它是电磁基本现象之一。
图1 磁场中通电半导体的受力示意图如图1所示，一个长、宽、厚分别为l、b、d的半导体薄片，在X方向通以电流I s，Z方向加磁场B，则载流子（N型半导体为带负电荷的电子，P型半导体为带正电荷的空穴）受洛仑兹力的作用而发生偏转，在半导体的两侧引起正负电荷的聚集；与此同时，还受到与此反向的电场力f E的作用，当两力相等时，电子的积累便达到动态平衡。
这时，在AA端之间建立的电场称为霍尔电场E H，相应的电势称为霍尔电势V H，这种现象是霍尔发现的，被称为霍尔效应。
设载流子平均速率为u，每个载流子的电荷量为e，当载流子所受洛仑兹力与霍尔元件表面电荷产生的电场力相等时，则V H达到稳定：euB=eE H (1)⁄ (2)I s=bdneu或u=I s bdne所以有⁄=R H I s B d⁄ (3)V H=I s ned⁄称为霍尔系数（也成为霍尔器件的灵敏度），是反映材料霍尔效应强度的重要参R H=1ne⁄。
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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
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P lugnut 的材料磁饱和度,画出其B H 曲线。
通过工程实例的运行，掌握软件的基本使用法。
四、实验结果
1.螺线管模型
图3
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
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
6.磁场力与收敛次数关系
图8
7.统计信息
图9
8.所受磁场力
图10
大小为118.2N，向为Core负向。
9.磁通等势线
图11
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
一、实验目的
1) 认识钢的涡流效应的损耗，以及减少涡流的法；
2) 学习涡流损耗的计算法；
3) 学习用MAXWELL 2D 计算叠片钢的涡流。
二、实验容
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
的情况下，已知钢片厚度为a=0.5mm,长度远大于a,,分别从理论计算、计算机仿真两个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
12.7mm 和0.356mm，两片之间的距离为8.12m ，叠片钢的电导率为
2.08e6S/m，相对磁导率为2000，建立相应几模型，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
F=60Hz
F=360Hz
F=1kHz
F=2kHz
F=5kHz
F=10kHz
z
2.数据分析与讨论
（1）、低频时最低磁通密度和涡流损耗及与理论计算结果比较
低频涡流损耗计算公式为：
V
B P 24t 222σ
ω=
式中，V 为叠片体积；t 为叠片厚度；B 为峰值磁通密度；σ为叠片电导率；ω
为外加磁场角频率,B=μh,μ=2000*4π*.
Maxwell 2D 所获得的功率损耗值是假定叠片钢在Z 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
633m 10*5212.41*10*356.0*10*7.12---==V
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
z
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 % 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：
S
H S R H P t s σωμ222122t ==
式中： S 为叠片表面积 ；t H 为磁场强度切线分量；σ为叠片电导率；μ为外加
磁场角频率；ω为叠片相对磁导率；s R 为单位表面积叠片的阻抗；δ为趋肤深度。
公式的使用条件为频率大于等于10kHz ，趋肤深度远远小于叠片厚度，当
f=10kHz 、趋肤深度m 10*8032.7f 1
5-==
μσπδ时，显然满足公式适用条件，单位
表面积叠片的阻抗
3
10*1612.61
-==
δσ
s R Ω。
这里要注意S 的计算，叠片钢与磁场强度t H 相切的面共有4个，故总的表面积
2333m 10*6112.2)1*10*356.01*10*7.12(*2---=+=S 。
进而可得P=12.727W 。
为进行对比，利用高频公式计算2kHz 、5kHz 和10kHz 的情况。
F(Hz) P(实验) P(理论) 误差 2K 4.50672 5.691 20.8% 5K
9.59003
9.011
6.4%
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越高，即计算越精确。
对于10kHz以上吻合的也非常好，因此该公式适合于高频时的涡流损耗。
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。
z
. . . z。