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.

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 x₁ и (x₁ + 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. Введите в ЭВМ поочередно выбранные значения переменного пара­метра D заземлителя, сохраняя при этом неизменными другие данные, опреде­лите соответствующие значения сопротивления заземлителя R_з.

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

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

9. 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.

33.6. 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), R_з = f(l) 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 горизонтального заземлителя?

4. В чем сущность метода зеркальных отображений? Как этот метод применяется к расчету поля горизонтального 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 №34

ИССЛЕДОВАНИЕ магнитного поля цилиндрической катушки