Проводник переменного сечения

Перед опытом. Как сохранение тока связывает форму проводника и потери?

Задача и результат исследования

Для постоянного сечения и одинаковых материалов проверьте R=L/(σA), U=IR и P=UI.
Измените плавность сечения и границу материалов; сравните J, E и плотность потерь.
Переключите радиальный ток и объясните различие геометрического множителя; не переносите одномерное приближение на резкое сужение контакта.

Проверка и вывод. $I\approx 580\,\mathrm{А}$, $R\approx 172{,}413793$ мкОм, $P\approx 58\,\mathrm{Вт}$; токи двух выводов согласованы по знаку и балансу. Большая плотность тока здесь нужна для численной проверки. Допустимый нагрев проводника этим стационарным электрическим примером не установлен. Интерактивная иллюстрация имеет собственные параметры и допущения, перечисленные в её подписи; её число не является результатом этого практикума. Прямое численное сравнение возможно только при совпадении всех исходных данных и постановки.

Ссылка на состояние

Изменение параметров требует JavaScript. Исходное состояние и контрольные данные доступны ниже.

Сопротивление

R

137 мкОм

Проводимость

G=1/R

7,29 кСм

Напряжение

U=IR

13,7 мВ

Потери Джоуля

P=I^2R=\int \vec J\cdot\vec E\,\mathrm dV

1,37 Вт

J_{\max}

4А/мм²

p_{\max}=J^2/\sigma

0,457Вт/см³

Полуугол конусности (1D-приближение применимо при малых углах)

0,54° — приближение надёжно

Связанные учебные модели и их условия

Параметры этих примеров указаны на рисунках; текущее состояние интерактивного опыта показано выше.

Распределение тока в проводнике переменного сечения. Сохранённое решение FEMM 5. Узловой скаляр сохранённой модели. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены. — Распределение тока в проводнике переменного сечения1 — Проводник переменного сеченияСохранённое решение FEMM 5. Узловой скаляр сохранённой модели. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены.Открыть SVG целиком Результат отдельно Исходная учебная модель

Кадр и контрольные данные для чтения без интерактива

Исходное состояние лаборатории Проводник переменного сечения

Сопротивление $R$: 137 мкОм
Проводимость $G=1/R$: 7,29 кСм
Напряжение $U=IR$: 13,7 мВ
Потери Джоуля $P=I^2R=\int \vec J\cdot\vec E\,\mathrm dV$: 1,37 Вт
$J_{\max}$: 4А/мм²
$p_{\max}=J^2/\sigma$: 0,457Вт/см³
Полуугол конусности (1D-приближение применимо при малых углах): 0,54° — приближение надёжно

Кадр показывает исходное состояние учебной визуализации. Подписи указывают аналитическое или численное происхождение данных.

Продолжить занятие: Постоянный ток: потенциал, закон Ома и сохранение заряда

Сохранение параметров относится к этому опыту. Выполнение задания подтверждают таблица, объяснение и собственные файлы FEMM.