北京科技大學實驗報告
磁場分布
實驗目的、原理及實驗步驟（見預習報告）
實驗資料（附後）及其處理
1、 不同磁極頭間隙內的磁場分布特點
1 情形如圖所示
根據資料畫出變化趨勢圖（如下）：
此圖表現出隨著游標卡尺位置的變化（實際就是測量位置從中間向邊緣擴充套件），霍爾效應的電壓值先緩慢減小；當到達2cm左右位置的時候迅速下降；當達到2.5cm是下降速度又減緩。這說明了，在集束鐵芯中間區域，磁場可以看做是勻強磁場，在磁極邊緣區域，磁場迅速減小直至為零。
（由於游標卡尺位置的限制，沒有測量到磁場為零的位置）
我們選取的資料點是非常精確的，此種情況下，我們就選擇了50組資料。雖然這樣做保證了曲線的準確性，但也花費了大量時間去測量了許多不需測量的點。以前做實驗都是參照書上提供的測量標準，自己沒有去理解選擇測量點的用處。
所以，當這次實驗裡純粹為了多收集資料而沒有注意資料的可用性。資料並不是越多越好的，多出的資料就是一種累贅，沒有實際的意義。
2 情形如圖所示
3 情形如圖所示
4 情形如圖所示
以上三種情形的圖如下所示：
以上三種圖形的變化趨勢和第一種相似，此處不再鰲述。
測量過程中，我們保證了電流值幾乎不變（在0.37~0.4a之間）。所以，每組資料可以做縱向比較。如下圖所示：
在平穩過渡階段，可見情形③的磁場最大，也就是說它的勵磁電流也是最大的。下面情況依次類推。然後，我們可以清楚地看到，從①~④的迅速變化階段，④的變化最早，變化最為平穩。
這是和磁極的形狀有關的。④的平行磁極的面積相對最小，這使它變化最早；又因為它相對的磁極不是直接減為零的，所以它的變化是最慢的。也就是說，④磁極產生的磁感應強度集中區域最少，相對分散區域最大。
而①的情形恰好相反，磁極對應面積最大，然後迅速變為零。
2，u形磁路及e形磁路磁場分布研究
1 u形磁路
磁路是由乙個u形線圈、u形鐵塊和乙個可動長鐵塊構成。實驗中，我們主要測量了同乙個位置（靠近不動部分）的磁場隨著鐵塊位置，即磁路閉合情況的變化關係。實驗資料也是記錄了這一資訊。
實驗的關係圖如下：
這裡需要宣告的是：鐵塊位置的增加說明的是，鐵塊和固定部分的距離在減小而不是增大。
當鐵塊開始遠離磁路的時候，磁感應強度迅速衰減。這表明閉合的磁路對漏磁現象的抑制能起到很大的作用。所以說，磁路能減少磁場和磁能的減少。
然後，霍爾電壓的較少趨於平緩，並最終有乙個穩定值。這種情形也是能很好理解的：當鐵塊距離磁路較遠時，整個磁路就不復存在，磁路對磁場的約束作用也消失了。
測量出來的磁場是u形磁鐵產生的磁場。當測量位置恆定的時候，磁場大小就是不變的。
2 e形磁路ab
c上圖所示（系列1為c處，系列2為a處）的是a和c處電壓隨位置變化關係，這種變化在u形磁路中已經說過。在這裡我想說明的是：通過資料，我們可以c處的電壓初始值較大，但我們用的線圈是兩個串聯的，電流相同，電壓不同就只能說明乙個問題：
線圈的匝數是c>a的。
由資料可以看出，b的電壓值與a、c處符號相反。這表明e形磁路中間磁極內的磁場方向是和兩邊磁路磁場方向相反的。
3，兩個通電圓線圈的情形
在此實驗裡，我們測量的是兩個線圈中電流方向相同情況下的磁場分布。首先先敘述一下我們的測量方法。我們測量的是不同平面（垂直於線圈中心軸的平面）的磁場分布。
具體就是先確定可動圓筒的位置（實驗中共取了10cm、20cm、35cm、50cm四處），然後通過變化測量標尺的位置來測量磁場。
由實驗資料可各自畫出一張變化圖，有點累贅。因而我把所有情況都用一張圖來表示了，這樣可以更好的比較四者之間的關係。圖如下：
我們先來分析下系列2（10cm處）的變化趨勢。可見電壓是先減小的，達到極小值後又緩慢增加，然後到大約50cm處達到極大值，之後又有所衰減，接著又有個極小值。很明顯，在100cm處有個突然增加的地方。
當我畫這張圖時，我毫不猶豫地把這個點當做資料錯誤點刪掉了。但是，當畫到第二張圖時我發現還有這種情況，第三張時還是有。那時我知道我不該刪掉那個點了。
那個點不是錯誤點，而是乙個至關重要的點。當超過最高點後，磁場迅速減小，直至為0。
現在，我們思考一下，為何會出現那個突出的點。當測量位置向線圈邊緣靠攏的時候，整個線圈其他位置產生的磁場在這一點很小，而靠近此點的線圈卻能起到特別大的作用。而其他地方（靠進中心軸的那些點）的磁場受到各處磁場的相互制約。
在此處外面（100~150cm）的迅速減小是很正常的事了。
我們不妨看一下整個圖的變化趨勢，是不是有點對稱的意思呢？差不多是以50cm處為對稱軸。左邊的很大部分沒有通過測量表現出來，但根據實驗的情況來看是必然對稱的。
所以我們可以大致認為，50cm處為兩線圈中心軸的位置。
當我想要研究中心軸處的磁場分布時，我發現四組資料完全沒有辦法得出什麼結論。我做了中心軸四個點電壓的關係圖（如下），發現四者是線性減小的，這明顯不符合亥姆霍茲線圈的中心軸上磁場的變化。但這也沒有辦法，資料不足呀！
實驗總結
1、 此次實驗是乙個定性的實驗，主要考察不同線圈產生磁場的分布情況。過程中雖然涉及到許多量的測量，但這些測量都是為了定性的敘述。比如位置這個量，雖然用了游標卡尺測出了不同的位置，但這些位置沒有乙個參照系，所以也無法定量的描述場的空間分布。
但這種測量方法是研究抽象物質的一種很好的方法，我們不需要有定量的描述，定性的解釋就完全夠用了。
2、 實驗中要求根據各種線圈不同的串並聯情況研究不同磁路的磁場規律。這個要求我們並未達到，主要是因為我們對電路中線圈的接線情況和線圈的繞法不是很清楚。
3、 實驗中還有乙個不足之處。我們在測量亥姆霍茲線圈磁場時並不能分析出乙個線圈產生磁場對另乙個線圈的影響。這也就是圖「中心軸上各點電壓大小變化」展示的。
所以，我們的測量只能用來研究乙個通電線圈周圍產生的磁場，並不能反映兩個通電線圈的磁場分布。
4、 實驗的主要成果有如下方面：
1 我們知道了不同的磁集束磁極的磁場分布，這有利於我們設計不同的磁場以滿足研究的需要。比如，我們若需要空間磁場要漸漸地變為零，就最好選擇情形④所示的磁極。
2 我們理解了磁路閉合的重要性。閉合的磁路才能有效阻止漏磁現象的發生，這對於變壓器和其它相關元件效率的提高是至關重要的。
3 對於線圈周圍的磁場我們也有了更深刻的了解。同時，我們必須注意對稱性研究在實驗中的重要性。
實驗資料
1、 不同磁極頭間隙內的磁場分布特點①④
2，u形磁路及e形磁路磁場分布研究
1 u形磁路
②e形磁路
（兩組資料的區別是：第一組使用了e形磁路中間兩個線圈，而第二組只用了乙個）
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