马蹄形电磁铁的磁场分布

马蹄形电磁铁的磁场在两极之间形成明显的闭合回路。铁芯的U形结构使磁力线从北极出发，经过空气间隙回到南极，产生集中的磁场区域。实验显示，间隙中心的磁场强度最高，可达特斯拉级别。这种设计在工业应用中效率显著，起重电磁铁利用这一原理能吸附数吨重的金属。磁力线的分布规律明确，靠近铁芯部分密集，远离区域稀疏，形成可预测的磁场模式。

电磁铁通电后，磁场强度与电流大小成正比关系。增加线圈匝数能直接提升磁场强度，每增加100匝可增强磁场约0.1特斯拉。这种电磁铁在分选设备中表现优异，能精确分离不同磁性材料。磁场分布的不均匀性使其适合需要局部强磁场的场合，如粒子加速器。实际应用中，调整间隙宽度可改变磁场梯度，实现从均匀到梯度的多种磁场分布模式。