2. Виртуальные исследования

Исследования полей проводятся на модели, показанной ниже.

2.1. Моделирование катушки

2.1.1. Получить у преподавателя данные об исследуемой катушке и вносимых внутрь неё телах. Уяснить координаты основных (опорных) точек считая необходимым моделировать только половину катушки в осесимметричной с истеме координат. Изобразить модель на листе бумаги в удобном масштабе с указанием координат особых точек.

2.1.2. Включить ЭВМ и создать папку со своим именем. Запустить предложенную преподавателем программу. Смоделировать на планшете исследуемую катушку. Ограничить зону исследования поля программы радиусом примерно равным двукратному размеру модели.

Задать материалы: воздух, медный провод, железо. Задать внешнюю границу зоны исследования «АВС» смешанного типа с характеристикой равной . Здесь - заложенное в программу значение магнитной проницаемости вакуума. Указанные операции выполнять в соответствии с методикой, изложенной в руководстве по работе с программой.

2.1.3. Сохранить модель в своей папке.

2.2. Исследование модели катушки

2.2.1. Запустить подпрограмму формирования конечных элементов, активизировав кнопку Элементы (жёлтая решётка). Записать количество выбранных программой элементов счёта.

2.2.2. Запустить подпрограмму расчёта, активизировав кнопку Запуск (шестерёнка с рукоятью).

2.2.3. Запустить подпрограмму вывода данных, активизировав кнопку Просмотр (очки). Оценить полученный рисунок.

2.2.4. Активизируя кнопки вывода данных (серая или цветная решётки) вывести на планшете график линий магнитного потока и график плотности магнитного потока (Серая решётка - 49 линий, цветная решётка – флажок на индукцию).

Через редактор скопировать графики в свою папку (желательно в текстовом редакторе Ворд, где можно сделать и необходимый комментарий).

2.3. Исследование катушки с внешним ферромагнитным цилиндром

2.3.1. Установить внешний ферромагнитный цилиндр.

2.3.2. Провести исследования по п. 2.2.

2.4. Исследование катушки с внутренним ферромагнитным цилиндром

2.4.1. Удалить внешний ферромагнитный цилиндр. Установить внутренний ферромагнитный цилиндр.

2.4.2. Провести исследования по п. 2.2.

3. Обработка данных

3.1. Рассчитать приближённое значение напряжённости и магнитной индукции поля в центре катушки с током по формуле . Здесь -угол под которым виден конец катушки из её центра. Сопоставить расчётное значение напряжённости с полученным на модели. Сделать вывод о приемлемости предложенной формулы.

3.2. Рассчитать приближённое значение вертикальной и горизонтальной составляющих напряжённости магнитного поля вне катушки с током по формулам , . Здесь - средний диаметр катушки, - радиальная координата точки, - вертикальная координата точки относительно центра катушки, - расстояние точки от центра катушки. Сопоставить результат расчёта с данными первого опыта и сделать вывод о приемлемости предложенных формул.

3.3. Построить линии равного магнитного потенциала на всех полученных графиках.

3.4. Объяснить изменения картины магнитного поля при введении в него ферромагнитных тел.

3.5. Сделать вывод об экранировании.

Вопросы для самопроверки

1. Как изображается графически магнитное поле?

2. Какими величинами характеризуется магнитное поле?

3. По каким формулам можно рассчитывать магнитное поле катушки с током?

4. Как оценить достоверность построенной модели катушки с током?

5. Почему ферромагнитные тела изменяют картину поля катушки с током?

5. Что такое магнитное экранирование?

6. Почему и где ферромагнитные тела ослабляют магнитное поле катушки с током?

Лабораторная работа № 5

Исследование магнитного поля машины постоянного тока

Цель работы:

виртуально: моделирование одного сектора машины постоянного тока, исследование картины магнитных полей машины постоянного тока,

аналитически: исследование распределения магнитного поля внутри машины постоянного тока, расчёт основных характеристик машины по картине магнитного поля.