Занятие 11.1
Подготовительный этап методики · Проверка масштаба и пространственного распределения поля
Выбор корректного метода до расчёта устройства.
Результат этого этапа — проверенная постановка или воспроизводимая процедура перед серией расчётов.
Обосновать постановку и способ измерения. Свяжите потенциал, его производные и измеряемые компоненты поля; выберите точки внутри областей и отдельно у границ.
Проверьте знак силы немагнитного проводника. Выполните действия практикума по его исходной таблице. Сведите исходное и изменённое состояния в одну таблицу, укажите единицы и вычислите разность результатов.
Ответить на вопрос по своим результатам. Проверьте знак, единицу и масштаб по постановке; используйте аналитическое поле, если для этого эталона оно выведено в занятии.
Оформление наблюдений. Координаты, компоненты поля, единицы, режим и принадлежность точки материалу; при сравнении профилей — одна ориентация оси.
Независимый контроль. Используйте производную потенциала, аналитический однородный предел или закон источника, предусмотренный данным занятием.
Точность и расхождения. Критерий этого этапа — соответствие исходным данным, топологии, назначениям и процедуре повторного открытия. Численный допуск поля здесь не назначают: поле ещё не является защищаемым результатом. Расхождения размеров и параметров фиксируйте с единицами и происхождением.
Поясните, где поле определяет полезный эффект устройства, а где локальная неоднородность ограничивает простую расчётную схему.
Границы вывода. Методические опыты; расчётный статус определяется точными моделями и результатами проверки.
Проверьте знак силы немагнитного проводника
Нормировки, общие обозначения и единицы курса. Обозначения конкретной задачи приведены рядом с формулами.
Для заданной плотности свободного тока \mathbf f=\mathbf J\times\mathbf B, M_z=\int(xf_y-yf_x)\,dV. В плоской модели объёмный элемент dV =l dS. В осесимметрии используется 2\pi r dS. Плечо и координаты в собственной постобработке переводятся в метры.
Прямое интегрирование J\times B применяйте к немагнитному проводнику. Оно не даёт полную силу на ферромагнитном теле или магните, где существенны намагниченность и взаимодействие границ. Уточните, является ли B внешним полем, и отделите самодействие.
Дано. Проводник длиной 0,1 м несёт ток 2 А поперёк внешнего B=0{,}5 Т. Найдите модуль силы.
Приведите данные к СИ и используйте соотношение из теории.
Последовательность вычисления приведена в программе ниже; контрольное значение: 0,1 Н.
Ответ: 0,1 Н
Проверка: Это аналитический контроль указанного частного случая. Полевой опыт проверяется отдельно.
| Исходная величина | Значение | Единица |
|---|---|---|
| Исходные данные контроля | Проводник длиной 0,1 м несёт ток 2 А поперёк внешнего B=0{,}5 Т. Найдите модуль силы. |
Ожидаемый результат. Получите таблицу параметров и результатов; объясните знак и отличие от аналитического контроля.
Как проверить. Повторите опыт с изменением одного параметра. Сохраните исходный файл, версию FEMM, решение и единицы результатов.
Какие условия и наблюдаемые величины определяют проверку: проверьте знак силы немагнитного проводника?
С чем сравнить. Аналитический профиль из теории применим только при тех же источниках, материале и граничных условиях. Карта цветов не заменяет численное измерение.
Итог работы. Таблица по теме «Сила Лоренца, момент и размерность 2D», исходные файлы, программа и объяснение ограничений.
Программа: Сила Лоренца, момент и размерность 2D · Порядок запуска
Выполните во встроенной консоли Python FEMM 5. Сначала проверьте арифметику метода; затем выполните полевой опыт.
"""Сила Лоренца, момент и размерность 2D.
Встроенный Python FEMM 5. Аналитический контроль; не квитанция полевого решения.
"""
from math import pi, sqrt, sin, cos
# Исходные данные приведены в СИ; результат сравнивается с примером урока.
result = 2*0.1*0.5
# Контрольный вывод: Н.
print(result)
Выполните опыт «Проверьте знак силы немагнитного проводника» и представьте таблицу сравнения.
В общем случае нет: намагниченность и границы материалов вносят вклад. Прямой интеграл применяют к подходящему немагнитному проводнику.