哈工大磁悬浮实验报告
磁悬浮实验实验报告
实验报告课程名称：__工程电磁场与波____指导老师：_____姚缨英_____ 实验名称：磁悬浮 _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、心得一、实验目的1、观察自稳定的磁悬浮物理现象；2、了解磁悬浮的作用机理及其理论分析的基础知识；3、在理论分析与实验研究相结合的基础上，力求深化对磁场能量、电感参数和电磁力等知识点的理解。
二、实验原理（1）自稳定的磁悬浮物理现象由盘状载流线圈和铝板相组合构成磁悬浮系统的实验装置，该系统中可调节的扁平盘状线圈的激磁电流由自耦变压器提供，从而在50 hz正弦交变磁场作用下，铝质导板中将产生感应涡流，最终表征为盘状载流线圈自稳定的磁悬浮现象。
（2）基于虚位移法的磁悬浮机理的分析将盘状载流线圈和铝板组合看成一个磁系统。
为简化分析，将铝板看作为一半无限大完纯导体。
事实上当激磁频率为50 hz 时，只有当铝板表面相对扁平盘状线圈足够大，而厚度b 远大于该频率下铝板的透入深度d，才能作这一理想化假设。
在此前提下，应用镜像法，可导得该磁系统的自感为式中， a ——盘状线圈被理想化为单匝圆形线圈时的平均半径；n ——线匝数；r ——导线被看作圆形导线时的等效圆半径。
当通入盘状线圈的激磁电流增大到使其与铝板中感生涡流合成的磁场，对盘状载流线圈作用的电磁力足以克服线圈自重时，线圈即浮离铝板，呈现自稳定的磁悬浮物理现象。
此时，作用于盘状载流线圈的向上的电磁力必然等于该线圈的重量。
现应用虚位移法来求取作用于该磁悬浮系统的电动推斥力。
对盘状载流线圈和铝板组合的磁系统，其对应于力状态分析的磁2场能量为wm=l*i/2。
式中，i 为激磁电流的有效值。
其次，取盘状载流线圈与铝板之间相对位移h（即给定的悬浮高度）为广义坐标，按虚位移法可求得作用于该系统的电动推斥力，也就是作用于盘状载流线圈的向上的电磁悬浮力从而，由稳定磁悬浮状态下力的平衡关系，即式中，m ——盘状线圈的质量(kg)；g ——重力加速度(9.8 m/s2)；即可得对于给定悬浮高度 h 的磁悬浮状态，系统所需激磁电流为三、实验内容（1）观察自稳定的磁悬浮物理现象（2）实测对应于不同悬浮高度的盘状线圈的激励电流四、操作方法和实验步骤1、观察自稳定的磁悬浮物理现象在给定厚度为14 mm的铝板情况下，通过调节自耦变压器以改变输入盘状线圈的激磁电流，从而观察在不同给定悬浮高度h的条件下，起因于铝板表面层中涡流所产生的去磁效应，而导致的自稳定的磁悬浮物理现象2、实测对应于不同悬浮高度的盘状线圈的激磁电流在厚度为14 mm的铝板情况下，以5 mm为步距，对应于不同的悬浮高度，逐点测量稳定磁悬浮状态下盘状线圈中的激磁电流，记录其悬浮高度h与激磁电流i的相应读数。
超导磁悬浮实验报告
超导磁悬浮实验报告本实验旨在通过超导磁悬浮技术，研究超导体在低温下的磁性特性，并探索其在磁悬浮领域的应用潜力。
在实验中，我们使用了液氮冷却系统，将超导体冷却至临界温度以下，观察其在外加磁场下的悬浮效应，同时测量其磁化曲线和临界电流等参数，以期获得有关超导体磁悬浮性能的实验数据。
首先，我们准备了液氮冷却系统和超导体样品，并将超导体样品置于液氮中进行冷却。
随着温度的逐渐下降，我们观察到超导体表面开始出现磁悬浮效应，即超导体在外加磁场下产生的抗磁性使其悬浮于磁场中，呈现出稳定的悬浮状态。
这一现象与超导体的迈斯纳效应密切相关，表明超导体在临界温度以下具有完全抗磁性。
随后，我们对超导体样品在不同外加磁场下的悬浮效应进行了观察和测量。
实验结果显示，随着外加磁场的增加，超导体的悬浮高度呈现出非线性变化，这与迈斯纳效应的特性相符合。
同时，我们还测量了超导体在不同温度下的临界电流值，结果表明临界电流随温度的降低而增加，这也与超导体的抗磁性质相关。
在实验过程中，我们还发现了一些问题和挑战。
例如，超导体样品的制备和冷却过程需要严格控制，以确保样品能够达到超导态并保持稳定的悬浮状态。
此外，超导体在外界振动和扰动下容易失去稳定悬浮状态，因此需要在实验环境中进行有效的隔振和稳定控制。
综合以上实验结果和分析，我们得出了以下结论，超导体在临界温度以下具有完全抗磁性，并能够在外加磁场下实现稳定的磁悬浮效应；超导体的悬浮高度和临界电流受外加磁场和温度的影响，呈现出特定的非线性变化规律。
这些结论为超导磁悬浮技术的应用提供了重要的实验数据和理论基础。
总之，本实验通过超导磁悬浮技术的研究，深入探讨了超导体在低温下的磁性特性和磁悬浮效应，并取得了一系列有意义的实验结果。
这些结果对于超导磁悬浮技术的发展和应用具有重要的理论和实验价值，也为相关领域的进一步研究提供了有益的参考和借鉴。
磁悬浮演示实验心得
磁悬浮演示实验心得
磁悬浮技术是一种高新技术，大概就是利用磁场使物品浮在空中，它最早起源于20世纪60年代，由于其拥有极高的精度和了不起的效率，所以在现代高科技领域中得到了广泛应用。
最近我参加一次学校举办的磁悬浮演示实验，令我十分惊叹。
在这次磁悬浮演示实验中，磁场是由几个强有力的永磁体所产生的。
在演示环节中，我们首先看到了几个强磁铁，然后我们将观察点移向另外一侧的磁场，那里正好有一个转轮放置其中。
接着，演示者打开了电源，并且通过控制开关来引导这个转轮。
由于转轮内嵌了一个小小的永磁体，因此当它进入磁场区域时，我们可以看到，它会像魔术般悬浮在半空中，而且可以旋转不停，十分神奇。
接着，演示者在转轮前面放置了一个小小的降阻板，当转轮在悬浮状态时，他放置铝箔在转轮上，这个铝箔会随着转轮旋转，并且逐渐停止，但是一旦停止，这些铝箔又开始招摇，随意旋转，跳跃和翻滚，每一次都充满无比的魅力。
在这次演示实验中，让我感到非常惊奇和对磁悬浮技术更加的兴奋。
磁悬浮技术的引用，使我们今天的科技变得更加先进和强大，这个技术的前景是光明的，并且在未来的许多领域都将扮演着至关重要的角色。
总之，在这次的磁悬浮演示实验中，我学到了很多关于这种新型技术的东西，也感到了切身的体验，让我对磁悬浮技术的兴趣更加浓厚了。
我相信，未来的科技领域将会是更美好的，我们也可以不断探索和发现不一样的奇妙世界。
磁悬浮碰撞实验报告
磁悬浮碰撞实验报告实验目的本实验旨在研究磁悬浮技术在碰撞领域中的应用，通过设计实验并进行数据分析，探究磁悬浮碰撞实验的特点和效果。
实验装置和原理实验采用了磁悬浮装置和碰撞器。
磁悬浮装置是一种利用磁场控制物体悬浮的技术，通过电磁铁产生的磁场与物体上的磁体相互作用，实现物体的悬浮状态。
碰撞器则是用来制造碰撞的装置，通常由两个物体组成，利用它们的运动速度和质量之间的关系，来研究碰撞现象。
实验过程1. 首先将磁悬浮装置放置在水平台上，并调整磁场，使悬浮物体稳定悬浮。
2. 然后在碰撞器的两端放置两个小球，调整其初速度和相对质量来控制碰撞实验的条件。
3. 启动实验装置，使两个小球运动起来，并记录下运动的轨迹和速度。
4. 重复实验多次，取平均值并进行数据分析。
实验结果通过实验数据的统计和分析，我们得出以下结果：1. 小球的初始速度和质量对碰撞效果有影响。
当初始速度相同的情况下，质量较大的小球对质量较小的小球有较大的撞击力，产生较大的反作用力。
2. 小球的碰撞效果受到空气摩擦力的影响。
当实验环境的空气流动较大时，小球的效果会受到一定的影响，导致实验结果的偏差。
3. 磁悬浮技术能够有效控制碰撞实验的条件，提供了稳定的碰撞平台，使实验结果更加可靠。
实验讨论根据实验结果的分析，我们可以得出以下讨论：1. 磁悬浮碰撞技术在碰撞领域具有重要的应用价值。
通过磁场的控制，可以精确控制碰撞的初始条件，用于研究物体碰撞的力学特性。
2. 实验中的空气摩擦力对碰撞效果产生一定的影响，因此在实际应用中需要注意环境的控制，以减少误差。
3. 实验结果对碰撞理论和碰撞实践具有重要意义，为进一步研究物体碰撞现象提供了依据和参考。
总结通过本次磁悬浮碰撞实验，我们深入了解了磁悬浮技术在碰撞领域中的应用。
实验过程中我们设计了合适的实验方案，获得了可靠的实验结果，并对实验结果进行了充分的分析和讨论。
实验结果表明磁悬浮碰撞技术具有广阔的应用前景，并对碰撞理论和实践具有重要影响。
有趣的物理实验报告
有趣的物理实验报告标题：磁悬浮列车实验报告摘要：本实验旨在通过设计一种磁悬浮列车模型，探索磁悬浮原理和应用。
通过搭建实验装置和进行实验操作，我们观察到磁悬浮列车在磁力作用下悬浮并运动的现象，并探讨了磁悬浮列车的悬浮机理和运行原理。
通过实验，我们深入了解了磁悬浮技术的发展和应用前景。
引言：磁悬浮是一种利用磁力使物体悬浮并运动的技术。
由于无接触地悬浮，磁悬浮列车具有高速、低摩擦和低能耗的优势，被认为是未来城市交通的发展方向之一、本实验通过设计一个小型磁悬浮列车模型，以直观、实际的方式展示磁悬浮技术的原理和应用。
材料和方法：1.磁悬浮列车模型：包括轨道、磁悬浮装置和电动驱动装置。
2.磁铁：用于制造轨道和磁悬浮装置。
3.直流电源：用于提供电动驱动装置所需的电能。
4.测量仪器：包括计时器和测距器，用于测量磁悬浮列车的运动速度和行程。
实验步骤：1.搭建磁悬浮列车模型：将磁铁安装在轨道上，并在磁悬浮装置下方制作一定的悬浮间隙。
2.进行实验操作：将磁悬浮列车放置在轨道上，并将直流电源连接到电动驱动装置上。
3.观察实验现象：当直流电流通过电动驱动装置时，磁悬浮列车在磁力的作用下悬浮并开始运动。
4.记录数据和测量结果：使用计时器测量磁悬浮列车从起点到终点所需的时间，并使用测距器测量其行程。
结果与讨论：通过实验观察和数据记录分析，我们得出以下结果和结论：1.磁悬浮列车在磁力作用下成功悬浮并运动，证明磁悬浮技术的可行性。
2.磁力的大小与直流电流的大小成正比，在一定范围内增大电流可以提高磁悬浮列车的悬浮高度和运动速度。
3.磁悬浮列车在悬浮高度达到一定值后，不能再进一步增加，说明存在磁力饱和现象。
4.磁悬浮列车的运动速度与轨道的倾角和电流大小有关，存在最佳运行条件。
结论：通过设计磁悬浮列车模型并进行实验操作，我们深入了解了磁悬浮技术的工作原理和应用前景。
磁悬浮列车作为一种高速、低能耗的交通工具，可能会对未来城市交通产生重大的影响和变革。
磁悬浮实验报告
开放性试验：《磁悬浮原理实验仪制作及PID控制》试验报告实验内容：学生通过磁悬浮有关知识的学习，根据已有的试验模型，设计出磁悬浮实验仪器，并进行制作，进而在计算机上用PID技术进行调节和控制。
难点：PID控制程序的编写及调试。
创新点：该实验以机械学院数控所得科研成果为依托，以一种新颖的方式，用磁悬浮小球直观的展示了PID控制理论的应用。
该仪器构造简单，成本低廉。
此实验综合应用了电磁场、计算机、机械控制等相关知识，具有一定的研究创新性特点。
该仪器有望成为中学物理实验仪器，和高校PID 控制实验仪器。
关键问题1.悬浮线圈的优化设计2.磁悬浮小球系统模型3.磁悬浮小球的PID控制电磁绕组优化设计小球质量：钢小球质量：15~20g小球直径：15mm悬浮高度：3mm要求：根据悬浮高度、小球大小、小球重量设计悬浮绕组绕组铁芯尺寸、线圈匝数、额定电流、线径。
电磁绕组优化设计：由磁路的基尔霍夫定律、毕奥-萨格尔定律和能量守恒定律，可得电磁吸力为：式中：μ0——空气磁导率，4πX10-7H/m ； A ——铁芯的极面积，单位m2； N ——电磁铁线圈匝数；z ——小球质心到电磁铁磁极表面的瞬时气隙，单位m ； i ——电磁铁绕组中的瞬时电流，单位A 。
功率放大器中放大元器件的最大允许电压为15V 。
为了降低功率放大器件上的压力差，减少功率放大器件的发热，设定悬浮绕组线圈电压该值为12V 。
约束条件：U ＝12V 电流、电压与电阻的关系电阻：L ——漆包线的总长度/m S ——漆包线的横截面积/m2d ——线径的大小/mε是漆包线线的电阻率，查表可知： ε＝1.5*1.75*e-8，单位：Ω*m根据线圈的结构，可以得出漆包线的总长度为：2202⎪⎭⎫⎝⎛-=z i AN F μUi R=L R Sε=214S d π=11()ni L L a id dπ==+∑ 线圈的匝数为：综上所述，电磁力为：在线圈骨架几何尺寸和所加的电压固定的情况下，线圈漆包线线径d 越大，漆包线的长度L 越小，电磁力F 越大 。
磁悬浮实验报告
实验报告课程名称：工程电子场与电磁波 指导老师：________熊素铭________成绩：__________________实验名称：_ 磁悬浮 _实验类型： 动手操作及仿真 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、心得一、实验目的和要求1、观察自稳定的磁悬浮物理现象；2、了解磁悬浮的作用机理及其理论分析的基础知识；3、在理论分析与实验研究相结合的基础上，力求深化对磁场能量、电感参数和电磁力等知识点的理解。
二、实验内容1、观察自稳定的磁悬浮物理现象2、实测对应于不同悬浮高度的盘状线圈的激磁电流3、观察不同厚度的铝板对自稳定磁悬浮状态的影响实验原理1、自稳定的磁悬浮物理现象 由盘状载流线圈和铝板相组合构成磁悬浮系统的实验装置，如图2-6所示。
该系统中可调节的扁平盘状线圈的激磁电流由自耦变压器提供，从而在50 Hz 正弦交变磁场作用下，铝质导板中将产生感专业： 姓名：学号： 日期： 地点：应涡流，涡流所产生的去磁效应，即表征为盘状载流线圈自稳定的磁悬浮现象。
2、基于虚位移法的磁悬浮机理的分析在自稳定磁悬浮现象的理想化分析的前提下，根据电磁场理论可知，铝质导板应被看作为完纯导体，但事实上当激磁频率为50 Hz时，铝质导板仅近似地满足这一要求。
为此，在本实验装置的构造中，铝质导板设计的厚度b还必须远大于电磁波正入射平表面导体的透入深度d（b ）。
换句话说，在理想化的理论分析中，就交变磁场的作用而言，此时，该铝质导板可被看作为“透不过的导体”。
对于给定悬浮高度的自稳定磁悬浮现象，显然，作用于盘状载流线圈的向上的电磁力必然等于该线圈的重量。
本实验中，当通入盘状线圈的激磁电流增大到使其与铝板中感生涡流合成的磁场，对盘状载流线圈作用的电磁力足以克服线圈自重时，线圈即浮离铝板，呈现自稳定的磁悬浮物理现象。
哈工大_控制系统实践_磁悬浮实验报告
研究生自动控制专业实验地点：A区主楼518房间姓名：实验日期：年月日斑号：学号：机组编号：同组人：成绩：教师签字：磁悬浮小球系统实验报告主编：钱玉恒，杨亚非哈工大航天学院控制科学实验室磁悬浮小球控制系统实验报告一、实验内容1、熟悉磁悬浮球控制系统的结构和原理；2、了解磁悬浮物理模型建模与控制器设计；3、掌握根轨迹控制实验设计与仿真；4、掌握频率响应控制实验与仿真；5、掌握PID 控制器设计实验与仿真；6、实验PID 控制器的实物系统调试；二、实验设备1、磁悬浮球控制系统一套磁悬浮球控制系统包括磁悬浮小球控制器、磁悬浮小球实验装置等组成。
在控制器的前部设有操作面板，操作面板上有起动/停止开关，控制器的后部有电源开关。
磁悬浮球控制系统计算机部分磁悬浮球控制系统计算机部分主要有计算机、1711 控制卡等；三、实验步骤1、系统实验的线路连接磁悬浮小球控制器与计算机、磁悬浮小球实验装置全部采用标准线连接，电源部分有标准电源线，考虑实验设备的使用便利，在试验前，实验装置的线路已经连接完毕。
2、启动实验装置通电之前，请详细检察电源等连线是否正确，确认无误后，可接通控制器电源，随后起动计算机和控制器，在编程和仿真情况下，不要启动控制器。
系统实验的参数调试根据仿真的数据及控制规则进行参数调试(根轨迹、频率、 理想参数为止。
四、 实验要求1、 学生上机前要求学生在实际上机调试之前，必须用自己的计算机，对系统的仿真全部做完，并且 经过老师的检查许可后，才能申请上机调试。
学生必须交实验报告后才能上机调试。
2、 学生上机要求上机的同学要按照要求进行实验，不得有违反操作规程的现象，严格遵守实验室 的有关规定。
五、 系统建模思考题1、系统模型线性化处理是否合理，写出推理过程？合理，推理过程：由级数理论，将非线性函数展开为泰勒级数。
由此证明，在平衡点 (i 0,x 0)对系统进行线性化处理是可行的。
对式F(i,x) =K(°r 作泰勒级数展开，省略咼阶项可得：F(i,x) = F(i o ,X o ) + F i (i o ,X o )(i - i o ) + F x (i o , X o )(x- x °)F(i,x^F(i 0,X o ) K i (i-i 0) K x (x-X o )平衡点小球电磁力和重力平衡，有F (i ,x ) mg =0对F(i,x) =K(—)2求偏导数得:PID 等)，直到获得较土 ,x ±0 |i ±0 ,x 之|i 土 ,x ±02完整描述式m dxy) =F ( i,x ) mg ，此系统的方程式如下: dtd 2xm —2 =K i (i -I 。