48748

Расчет структуры электромагнитных полей

Курсовая

Физика

Решение Так как поблизости исследуемого объекта нет областей занятых током то следует решать уравнение Лапласа скалярного магнитного потенциала с соответствующими граничными условиями на поверхности r = R 1.6 Найдём частное решение для потенциала из системы 1. Таким образом частное решение для φm : где С1=А1А4;С2=А24 Найдём решение уравнений 5.2: Решение его можно записать в виде N=Bcosθ.

Русский

2013-12-14

202.5 KB

3 чел.

Министерство образования и науки Украины

Сумский государственный университет

Курсовая работа

на тему:

«Расчет структуры электромагнитных полей»

по курсу «Теория поля»

Вариант №56

Выполнил студент группы ЭС – 41                                                 Поляков А.Ю.

Проверил                                                                                             Соколов С.В.

Сумы 2006

1.Расчет  структуры  осесимметричных  стационарных

электромагнитных  полей.

Общее  задание

Осесимметричное тело радиуса R находится в однородном внешнем магнитном поле Н0, перпендикулярном к его оси. Заданы материальные характеристики окружающей среды. Получить аналитические выражения для потенциалов и и для полей Нi и Нe соответственно внутри и вне тела. Для заданных численных значений параметров задачи построить семейство эквипотенциальных линий (10 линий) в плоскости, перпендикулярной оси симметрии тела. Найти вектор магнитной индукции В в точке М.

    Параметры  задачи

   Магнитный шар в магнитной среде:

R=0,06 м; Н0=100 А/м;=400;. Координаты точки M: r=0,05 м, =0.

Решение

Так как поблизости исследуемого объекта нет областей, занятых током, то следует решать уравнение Лапласа скалярного магнитного потенциала  с соответствующими граничными условиями, на поверхности  r = R (1.1).

                                 (1.1)

(составляющая  из-за того, что φм не зависит от α в результате того, что потенциал точек окружности постоянный, и для совокупности точек, имеющих постоянный R и угол θ с различными углами α, потенциал одинаков.)

Для интегрирования этого уравнения воспользуемся методом Фурье-Бернули: искомую функцию представим в виде

.                  (1.2)

Подставим (1.2) в (1.1), учтя, что

                                                              (1.3)      

                           (1.4)

       Умножим (3) на

                 (1.5)

Особенностью уравнения (1.5) является то, что первое слагаемое в нём представляет собой функцию только r, а второе слагаемое – функцию только . Сумма двух функций равна нулю для бесчисленного множества пар значений r и . Это возможно тогда, когда каждая из данных функций равна нулю, или корда одно из низ равно р, а второе -р:

и               (1.5.1)

и            (1.5.2)

Здесь р есть некоторое число, пока неизвестное.

Проинтегрируем уравнения (1.5.1) и (1.5.2). Так как в (1.5.1) М зависит только от r , а N – только от , то от частных производных можно перейти к простым

   

                     (1.6)      

Найдём частное решение для потенциала из системы (1.6):

 

 Потенциал есть ф–ция непрерывная и на конечном отрезке он не может изменится на бесконечно большую величину. Из физических соображений ясно, что потенциал точек оси Z вблизи шара не может быть равен бесконечности. Между тем, если бы А3=0, то в решении для потенциала присутствовало бы слагаемое , равное–œ для всех точек, у которых θ=0(tgθ=0, ln(tg(θ/2))=-œ). Таким образом, частное решение для φm :

                                  , где               

С11А422A4

Найдём решение уравнений (5.2):

   =>

Применим подстановку Элера:   М=Сrn

;    

Подставим найденные производные в уравнение:

 

  (1.7)

Значение р определим при интегрировании второго уравнения (1.5.2):

 

 

 Решение его можно записать в виде N=Bcosθ. Убедимся в этом путем подстановки и одновременно найдем значение р:

;    

 

Подставим значение числа р в (1.7):

 

Поэтому: частное решение для φm равно:

 где  С3=СВ  С4=С’В

Общее решение для φ равно:

  (1.8)

Полное решение будет иметь вид :

   – для внутренней области  

 – для внешней области       

Найдем значения постоянных интегрирования. Для этого используем граничные условия и аналогию.

Потенциал поля φm на бесконечности определяется выражением

Сопоставим последнее выражение с решением для внешней области:

   С=0, С2em0, С3e=-Hо;

Т.о. получили следующее выражение:

Внутри шара потенциал должен принимать конечное значение, т.е. С1i=0, C4i=0.  Т.о. для внутренней области:

Остались ненайденными константы С3i и C4e. Для поиска применим граничные условия:

  1.  Bni=Bne (при r=R)

 (1.9)

2.φmime  (при r=R)

   (1.10)

Решим совместно уравнения (1.9) и (1.10):

Подставим найденные константы в выражение для потенциалов:

 

 

Определим напряжённость поля внутри шара. Так как потенциал зависит только от R и , то напряженность магнитного поля имеет только две составляющих:

 

Тогда:

Hi=const

Напряжённость поля вне шара:

Определим вектор магнитной индукции в точке М. Так как точка находится внутри шара, то воспользуемся выражением для напряженности поля внутри шара:

Как видим, индукция внутри шара не зависит от координат точки. Рассчитаем её численное значение:

Тл


α

ис 1. 1

μe

μi

R

x

y

r

z

H0


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1395. Общая физика 2.36 MB
  Вектора углового перемещения, угловой скорости и ускорения. Производная единичного вектора (при его повороте). Нормальное и касательное ускорения. Центр инерции системы тел. Теорема о движении центра инерции. Закон сохранения импульса. Работа. Кинетическая энергия. Закон сохранения кинетической энергии. Мощность. Следствия из преобразований Лоренца: длины тел и промежутки времени.
1396. Advanced Animation with DirectX 2.43 MB
  Simulating Cloth and Soft Body Mesh Animation. Using Particles in Animation. Blending Morphing Animations. Timing in Animation and Movement. The source filter uses a single interface to represent a collage of filter objects.
1397. Маркетинговое исследование Компании the Сoca-Сola company 286.03 KB
  Получившийся напиток был запатентован как лекарственное средство «от любых нервных расстройств» и начал продаваться через автомат в крупнейшей городской аптеке Джекоба в Атланте. Интересно, что производство «Кока-Колы» в первый год было убыточным, но постепенно популярность «Кока-Колы»
1398. Технологии разработки Windows–приложений в системе Microsoft Visual C++ 2005. Использование Windows Forms 544.17 KB
  Общие сведения о Windows Forms. Программный код приложения, созданного на основе Windows Forms. Создание обработчиков событий. Добавление новой формы в проект. Получение навыков разработки Windows–приложений в системе Microsoft Visual C++ 2005 (VC++) с использованием классов Windows Forms из библиотек.
1399. Разработка приложений на основе Windows Forms с использованием кнопочных элементов управления и графических объектов 656.3 KB
  Получить навыки разработки на основе классов Windows Forms приложений, реализующих пользовательский интерфейс с помощью кнопок и графических объектов. Построение графиков в клиентской области. Алгоритм построения графика функции.
1400. Разработка приложений с применением элементов управления Windows Forms, обеспечивающих взаимодействие с пользователем 438.98 KB
  Ознакомление с возможностями элементов управления Windows Forms и получить навыки разработки приложений, реализующих пользовательский интерфейс с применением этих элементов. Компонент GroupBox (группа элементов управления). Элементы управления с поддержкой редактирования текста. Формирование элемента меню MenuItem.
1401. Исследование особенностей назначения пенсии за выслугу лет федеральным государственным гражданским служащим 134 KB
  Назначения пенсии за выслугу лет федеральным государственным гражданским служащим в Российской Федерации. Правовой статус федерального государственного гражданского служащего по российскому законодательству. Порядок рассмотрения заявления о назначении пенсии за выслугу лет федеральным государственным гражданским служащим
1402. Календарне планування. 673.5 KB
  Календарне планування – використання мережевої моделі для визначення моментів початку і кінця операцій програми. Виявляються критичні операції, які впливають на тривалість програми, і некритичні операції, які мають резерви часу. Резерви часу можна використати для оптимізації потреб в ресурсах.
1403. Перехідні процеси. Загальна характеристика. Закони комутації. 481.5 KB
  Перехідні процеси відбуваються лише у колах, до складу яких входять реактивні елементи.