32.5. Методические указания

1. При построении сетки поля ЭВМ проводит следы эквипотенциальных поверхностей _s = const через равные расстояния. Из диаграммы функции по­тенциала от расстояния до оси заземлителя  = f(x) при y = 0 = const найдите значения потенциалов _s следов эквипотенциальных поверхностей и нанесите их на диаграмму поля.

2. Для определения потенциала заданной точки проведите через нее след эквипотенциальной поверхности и определите с учетом нелинейности мас­штаба уровень потенциала этой поверхности _sn (рис. 31.2).

3. Для определения вектора напряженности поля проведите по обе стороны от точки n на некотором расстоянии l следы эквипотенциальных по­верхностей и определите уровни их потенциалов _s1 и _s2 . Модуль вектора может быть определен из соотношения: E_n = (_s1 – _s2) / 2l. Направление век­тора принимается нормальным к следу эквипотенциальной поверхности _sn в сторону увеличения потенциала, а его составляющие определяются из диа­граммы как проекции вектора на оси координат: E_x=E_ncos, E_y=E_nsin .

4. Для графического определения шагового напряжения U_ш на диаграмме функции =f(x) при y=0=const определите потенциалы ₁ и ₂ двух точек, рас­положенных на поверхности земли на заданном расстоянии x и (x + d_ш) от цен­тра заземлителя (рис. 32.1). Шаговое напряжение найдите как разность по­тен­циалов U_ш = ₁ – ₂ .

5. Вводите в ЭВМ поочередно выбранные значения расстояния x от цен­тра заземлителя и опреде­лите соответствующие значения шагового напряже­ния U_ш.

6. Вводите в ЭВМ поочередно выбранные значения переменного пара­метра D заземлителя, сохраняя при этом неизменными другие данные, опреде­лите соответствующие значения сопротивления заземлителя R_з..

7. Вводите в ЭВМ поочередно выбранные значения переменного пара­метра h заземлителя, сохраняя при этом неизменными другие данные, опреде­лите соответствующие значения сопротивления заземлителя R_з.

8. Изучите теоретический материал по теме «Электрическое поле посто­янного тока». Выпишите расчетные формулы, которые необходимо использо­вать для аналитического определения потенциала  в произвольной точке, ша­гового напряжения U_ш и сопротивления заземлителя R_з. Совокупность расчет­ных формул с краткими пояснениями к ним составит алгоритм решения задачи.

32.6. Содержание отчета

Отчет по данной лабораторной работе должен содержать:

1. титульный лист стандартной формы;

2. цель работы;

3. исходные данные задания;

4. графическую диаграмму (сетку) электрического поля;

5. графическую диаграмму функции  = f(x) при y = 0 = const;

6. таблицы результатов графического и аналитического расчетов U_ш;

7. таблицы результатов аналитического расчетa и графические диа­граммы функций R_з = f(h) и R_з = f(D);

8. алгоритмы расчета вектора напряженности поля и потенциала  в произвольной точке, шагового напряжения U_ш и сопротивления заземлителя R_з.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение электрического поля. Запишите основные уравне­ния электрического поля в дифференциальной и интегральной формах.

2. Какой физический смысл имеют понятия вектора напряженности элек­трического поля и потенциала  ? Какая связь существует между ними?

3. Как рассчитать вектор напряженности поля и потенциала  в произ­вольной точке от вертикального заземлителя?

4. В чем сущность метода зеркальных отображений? Как этот метод при­меняется к расчету поля вертикального заземлителя?

5. Какие поверхности называются эквипотенциальными? По какому принципу ЭВМ рисует следы таких поверхностей?

6. Что такое силовые линии электрического поля? Как строятся такие ли­нии?

7. Как определяется сопротивление заземлителя R_з и какие факторы влияют на его величину?

8. Что такое шаговое напряжение U_ш и как оно определяется графически? аналитически?

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а №33

ИССЛЕДОВАНИЕ электрического поля горизонтального ци­линдрического заземления