Магнит-в-воздухе-901 — Учебный магнитСохранённое решение FEMM 5. Узловой скаляр сохранённой модели. Показаны потенциал и его уровни, а не модуль B. b и h — размеры выделенной геометрии между крайними поверхностями по координатам; пропорции сечения сохранены.Открыть SVG целикомРезультат отдельноИсходная учебная модель
Цель и задачи
Задачи
Объяснить метод и условия его применимости.
Выполнить сопоставьте локальное поле с температурной характеристикой
Ответить на вопрос по своим результатам. Проверьте знак, единицу и масштаб по постановке; используйте аналитическое поле, если для этого эталона оно выведено в занятии.
Что включить в отчёт
Оформление наблюдений. Координаты, компоненты поля, единицы, режим и принадлежность точки материалу; при сравнении профилей — одна ориентация оси.
Как обосновать результат
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.
Вывод для устройства
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.
Теория и вывод формул
Сопоставьте локальное поле с температурной характеристикой
Рабочая точка магнита определяется совместно его характеристикой и внешней магнитной цепью. Большой воздушный зазор уменьшает B в магните и сдвигает H в размагничивающую область. Линейная аппроксимация линии возврата описывает только обратимый участок и сама не доказывает отсутствие необратимого размагничивания. Для такого вывода нужны температурные характеристики и положение колена реальной кривой. В отчёте следует приводить компоненту H вдоль направления намагничивания, а не только модуль H, который скрывает знак. Здесь подразумевается физическая напряжённость: в используемой версии FEMM нужно проверить соглашение о выводимом поле, поскольку поле эквивалентного токового источника магнита имеет иной отсчёт. Для линейной модели линии возврата контроль даёт H_\parallel=(B_\parallel-B_r)/(\mu_0\mu_{\text{воз}}).
Сравнение с коленом
В каждой области вычисляйте проекцию физического H вдоль намагничивания. Для линейной модели независимый контроль даёт (Bparallel−B_r)/(mu0*murec). Сравнение с коленом выполняется по заявленной изготовителем кривой нужной температуры. Одно значение модуля H и линейная линия возврата не доказывают устойчивость к необратимому размагничиванию.
Разобранный численный пример
Контрольный расчёт: Рабочая точка магнита, температура и размагничивание
Дано.B_r=1{,}2 Т, \mu _{\mathrm{rec}}=1{,}05; Bparallel=0,8042 Т. Найдите Hparallel.
Приведите данные к СИ и используйте соотношение из теории.
Последовательность вычисления приведена в программе ниже; контрольное значение: -300000 А/м.
Ответ: -300000 А/м
Проверка: Это аналитический контроль указанного частного случая. Полевой опыт проверяется отдельно.
Практикум в FEMM 5
Сопоставьте локальное поле с температурной характеристикой
B_r=1{,}2 Т, \mu _{\mathrm{rec}}=1{,}05; Bparallel=0,8041593256476861 Т. Найдите Hparallel.
Используйте учебную копию изолированного магнита 90^\circ из предыдущего занятия. Запишите B_r и \mu _{\mathrm{rec}} и источник выбранных температурных данных; учебные значения не являются протоколом промышленной марки.
Снимите B_y в центре (0,0) и в точках (0,9), (0,−9) мм. Для намагничивания по +y восстановите Hparallel=(B_y -B_r)/(\mu _{0} \mu _{\mathrm{rec}}). Сравните локальные рабочие точки; проверьте соглашение установленной версии FEMM для выводимого H.
В отдельных копиях измените ширину магнита и затем B_r по заданной температурной характеристике, сохраняя остальные условия. Разделите геометрическое влияние и изменение материала.
Сравнивайте с коленом только при наличии реальной B–H/J–H-кривой нужной температуры. По одной линейной линии возврата сформулируйте только вывод об обратимой модели.
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.
Оценка результата
Какие условия и наблюдаемые величины определяют проверку: сопоставьте локальное поле с температурной характеристикой?
Сведите исходное и изменённое состояния в одну таблицу, укажите единицы и вычислите разность результатов.
Проверьте знак, единицу и масштаб по постановке; используйте аналитическое поле, если для этого эталона оно выведено в занятии.
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 «Рабочая точка магнита, температура и размагничивание», исходные файлы, программа и объяснение ограничений.
Рабочая точка магнита, температура и размагничивание
Выполните во встроенной консоли Python FEMM 5. Сначала проверьте арифметику метода; затем выполните полевой опыт.
Python · встроенный MicroPython FEMM 5
"""Рабочая точка магнита, температура и размагничивание.Встроенный Python FEMM 5. Аналитический контроль; не квитанция полевого решения."""frommathimportpi,sqrt,sin,cos# Исходные данные приведены в СИ; результат сравнивается с примером урока.result=(0.8041593256476861-1.2)/(4*pi*1e-7*1.05)# Контрольный вывод: А/м.print(result)
Самостоятельная работа
Выполните опыт «Сопоставьте локальное поле с температурной характеристикой» и представьте таблицу сравнения.
Критерий выполнения: Показаны исходные данные, метод, контроль, одно изменение параметра и физическое объяснение результата.
