19. Вихревое электрическое поле

А 1	Какое утверждение верно? В теории электромагнитного поля Максвелла А: переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное поле Б: переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле
	1) Только А 2) Только Б 3) И А, и Б 4) Ни А, ни Б
А 2	При пропускании изменяющегося во времени тока через катушку с сердечником у конца сердечника
	1) возникает только переменное магнитное поле 2) возникает только переменное вихревое электрическое поле 3) возникает и переменное магнитное, и переменное вихревое электрическое поле 4) не возникает ни магнитного, ни электрического полей
А 3	Около полосы медной фольги с большой частотой меняют магнитное поле, вектор индукции которого направлен перпендикулярно пластине. В пластине возникает ток
	1) направленный вдоль пластины 2) направленный поперек полосы 3) идущий по окружности в одном направлении 4) идущий по окружности и периодически меняющий направление
А 4	На сердечник школьного трансформатора в виде сплошной массивной рамки из стали квадратного сечения намотана катушка из изолированного проводника и надето кольцо. Вихревое электрическое поле при пропускании по катушке периодически меняющегося тока возникает
	1) только вдоль стержней сердечника 2) только внутри стержней сердечника поперек его сечения 3) только в кольце по его периметру 4) в кольце по периметру и в сердечнике поперек его сечения
А 5	Лампочка 2 в схеме, изображенной на рисунке, при замыкании ключа К загорается на 0,5 с позже лампочки 1 потому, что ток по длинному проводу катушки доходит до неё позже лампочка 2 находится дальше от ключа
	в катушке возникает вихревое электрическое поле, препятствующее нарастанию тока в ней электроны тормозятся на изогнутых участках цепи
В 1	Квадратная рамка со стороной 0,5 м лежит на столе. Однородное магнитное поле (В = 0,4 Тл), направленное перпендикулярно плоскости рамки, равномерно убывает до нуля в течение 0,1 с. Какую работу совершает за это время вихревое электрическое поле в рамке, если её сопротивление равно 0,5 Ом? (0,2 Дж)

А 1	Энергия магнитного поля соленоида, в котором при силе тока 10 А возникает магнитный поток 1 Вб, равна
	1) 5 Дж 2) 10 Дж 3) 20 Дж 4) 25 Дж
А 2	Индуктивность катушки увеличили в 2 раза, а силу тока в ней уменьшили в 2 раза. Энергия магнитного поля катушки при этом
	1) увеличилась в 8 раз	2) уменьшилась в 2 раза
	3) уменьшилась в 8 раз	4) уменьшилась в 4 раза
А 3	Во сколько раз надо уменьшить индуктивность катушки, чтобы при неизменном значении силы тока в ней энергия магнитного поля катушки уменьшилась в 4 раза?
	1) В 2 раза 2) В 4 раза 3) В 8 раз 4) В 16 раз
А 4	Сравните индуктивности и двух катушек, если при одинаковой силе тока энергия магнитного поля, создаваемого током в первой катушке, в 9 раз больше, чем энергия магнитного поля, создаваемого током во второй катушке
	1) в 9 раз больше, чем	2) в 9 раз меньше, чем
	3) в 3 раза больше, чем	4) в 3 раза меньше, чем
А 5	Как изменился магнитный поток через катушку индуктивности, если при увеличении силы тока в катушке, энергия магнитного поля катушки увеличилась в 4 раза?
	1) Увеличился в 4 раза	2) Уменьшился в 4 раза
	3) Увеличился в 2 раза	4) Остался прежним
А 6	В схеме на рисунке после размыкания ключа лампочка 1 еще некоторое время продолжает светить. Сколько энергии выделится в лампочках, если до размыкания ключа в цепи протекал постоянный ток ? Индуктивность катушки ,
	сопротивление каждой лампочки . Сопротивлением провода катушки можно пренебречь.
	1) 2)	3) 24) /2
В 1	В катушке сила тока равномерно увеличивается со скоростью 2 А/с. При этом в ней возникает ЭДС самоиндукции 20 В. Какова энергия магнитного поля катушки при силе тока в ней 5 А? (125 Дж)
В 2	В катушке сила тока равномерно увеличивается со скоростью 3 А/с. При этом в ней возникает ЭДС самоиндукции 15 В. Какова энергия магнитного поля катушки при силе тока в ней 4 А? (40 Дж)
С 1	В электрической цепи, состоящей из источника с ЭДС равной 5 В, ключа К, конден-сатора емкостью 0,1 мкФ, катушки индуктивностью 0,2 Гн и резистора сопротивлением 1 кОм идет ток (рис.) Какое количество теплоты выделится
	на резисторе после размыкания ключа, если внутреннее сопротивление источника 1 Ом? (3,75 мкДж)
С 2	В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС источника тока равна 12 В, емкость конденсатора 2 мФ, индуктивность катушки 5 мГн, сопротивление лампы 5 Ом и сопротивление резистора 3 Ом. В начальный момент времени
	ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь. Сопротивлением катушки и проводов пренебречь. (0,115 Дж)

404 Not Found

404 Not Found

Курс: Моделирование электромагнитных катушек в COMSOL®

Ищете быстрое руководство по моделированию электромагнитных катушек с помощью программного обеспечения COMSOL Multiphysics® и модуля AC/DC? Мы подготовили курс видеолекций, которые проведут вас по моделированию электромагнитных катушек, призванных показать ключевые аспекты построения таких моделей. Давайте быстро рассмотрим, что в этих видео и как использовать курс с максимальной пользой!

Начало работы с моделированием электромагнитных катушек

Простейшая электромагнитная катушка представляет собой один виток провода с током, как вы увидите практически в любом введении в тему. Часто разумным инженерным упрощением является предположение, что катушку можно рассматривать как замкнутый контур, что означает, что она осесимметрична или неизменна относительно центральной линии.

Простая одновитковая катушка также может быть смоделирована с использованием двумерного осесимметричного предположения.  

Именно с этого предположения начинается наш курс моделирования катушек. Первые пять частей мы будем работать в двумерном осесимметричном пространстве.

Части 1–5

В первых пяти частях курса мы даем базовые знания о моделировании катушек и представляем информацию, на которой основываются остальные занятия. Начнем с построения модели одновитковой катушки в условиях постоянного тока от начала до конца. Воздушная область ограничена бесконечной областью элементов. Мы считаем, что через катушку проходит ток силой 1 ампер, и моделируем ее в двумерной осесимметричной плоскости. Мы также предоставляем некоторые дополнительные сведения о том, почему и как мы можем использовать предположение об осесимметричности 2D.

При расчете модели мы также оцениваем проводимость и сопротивление катушки. Затем мы переходим к перемещению катушки в частотную область. Мы моделируем катушку, возбуждаемую током 1 А, и предполагаем, что изменение тока возбуждения является синусоидальным и происходит с известной частотой.

После создания и проверки модели катушки для постоянного и переменного тока мы обсудим потенциальные проблемы моделирования, о которых вам следует знать при построении этих типов моделей.

После этого мы продолжаем расширять модель катушки, имитируя ее подключение к электрической цепи. Мы делаем это, вводя магнитный сердечник, а также вторичную катушку, через которую снимается часть тока, протекающего через первичную первую катушку. Затем мы покажем, как выполнить некоторую постобработку, чтобы визуализировать величину и направление тока между катушками.

Отсюда мы приступаем к моделированию катушек, содержащих несколько витков и различные схемы намотки. Кроме того, мы моделируем катушки вплоть до первой резонансной частоты и вокруг нее, а также плоские катушки. Затем мы заканчиваем всесторонним обзором 9Физический интерфейс 0010 Magnetic Fields и различные содержащиеся в нем функции, которые вы можете использовать при построении моделей катушек.

После просмотра видеороликов в этой вводной части курса вы познакомитесь с основами методов двухмерного осесимметричного моделирования катушек.

Электромагнитный нагрев в змеевиках

Одним из распространенных применений COMSOL Multiphysics с модулем AC/DC и модулем теплопередачи является моделирование индукционного нагрева — процесса, при котором змеевик используется для нагрева заготовки с течением времени. В следующих пяти частях курса мы подробно рассмотрим эту тему.

Заготовка, подвергающаяся индукционному нагреву с течением времени, с нелинейными свойствами материала.  

Части 6–10

В частях с 6 по 10 курса мы демонстрируем полное пошаговое руководство по настройке и решению задач моделирования индукционного нагревательного змеевика. Начнем с создания двумерной осесимметричной модели трехвитковой катушки в свободном пространстве и зададим 1 килоампер тока, протекающего через каждый виток катушки. Также включаем в центр заготовку из титанового сплава. Задача моделируется в частотной области на постоянной частоте 10 кГц. После расчета моделирования мы выполняем некоторую постобработку, чтобы посмотреть на потери в детали заготовки.

Отсюда мы расширяем нашу первоначальную проблему электромагнетизма до проблемы электромагнитного нагрева. Чтобы выяснить, как электромагнитные потери вызывают повышение температуры и в какой степени, мы добавляем в модель катушки вторую физику — теплопередачу. После этого мы покажем вам, как вы можете изменить свойства материала от использования скалярных постоянных значений до функции входных данных модели (в данном случае температуры). Затем мы продолжаем расширять модель, показывая, как изменять профиль нагрева заготовки с течением времени, а также решать задачи с несколькими частотами.

Далее мы углубимся в обсуждение различных тем, касающихся решателей. Мы также обращаемся к соображениям теплового моделирования, которые ранее не рассматривались, включая конвекцию и излучение в тепловую модель. Мы также демонстрируем, как моделировать нагрев движущихся частей.

После завершения этого раздела курса вы должны быть уверены в решении большинства проблем с нагревом змеевика.

Моделирование сил, движения, нелинейностей и др.

Следующие пять частей курса посвящены другому виду мультифизики: связи электромагнитных сил с деформацией и движением деталей, например, в соленоидах.

Смещение электромагнитного привода с течением времени.  

Части 11–15

В частях с 11 по 15 курса мы строим и работаем с несколькими моделями катушек различной геометрии для проведения различных анализов. Это отход от предыдущих частей, где мы обычно работали с одной геометрией и настройкой модели, но внесли в них изменения, чтобы постепенно усложнять наши модели и расширять анализ.

Мы начнем с демонстрации того, как моделировать электромагнитные силы и делать это точно, что достигается путем добавления Force Calculation функции для нашей модели, а затем использование Global Evaluation функций для определения общей силы, наблюдаемой на катушках в модели. Затем мы изучаем, как определить точность оцененных величин силы, что делается быстро и легко посредством адаптации сетки. Создавая впоследствии график, отображающий значения величин силы как функцию измельчения сетки, мы наблюдаем, начинают ли величины силы сходиться к некоторому значению.

Мы переходим к моделированию магнита, движущегося и индуцирующего токи внутри катушки. Магнит определяется с помощью функции области закона Ампера, а движение определяется с помощью нескольких функций Moving Mesh в программном обеспечении. При решении этой модели мы сталкиваемся с некоторыми проблемами, связанными с настройками решателя, в результате несоответствия между исходным термином и начальными значениями модели, которые мы подробно показываем, как решить.

Отсюда мы переходим к моделированию обратной версии предыдущей задачи — соленоидного привода. На этот раз у нас есть катушка, и мы применяем к ней переменный во времени ток, чтобы вызвать движение в соседней части. После этого мы покажем, как моделировать индуктор с нелинейным материалом сердечника. При этом мы затрагиваем темы, обсуждавшиеся ранее с предыдущими моделями, такие как точность решения и сходимость. Мы также покажем вам, как визуализировать усредненные за цикл потери в области сердечника, интегрируя наше уравнение для тока катушки, вводя другое уравнение в нашу модель через 9Интерфейс 0010 Global Evaluation и выполнение глобальной оценки с использованием оператора at.

Наш сеанс завершается другой моделью, в которой мы берем катушку и оптимизируем ее так, чтобы B-поле было максимально однородным по центральной линии геометрии. Мы демонстрируем определение целевой функции и улучшение функции путем изменения тока через витки катушки и положения катушки.

После завершения этого раздела курса вы должны обладать знаниями в области моделирования, расчета и оценки сил, движений и нелинейностей для большинства моделей катушек.

Моделирование трехмерных катушек

В последних пяти частях курса моделирования катушек рассматриваются вопросы, связанные с моделированием трехмерных катушек. Хотя большинство концепций моделирования катушек можно изучить исключительно на 2D-осесимметричной модели, есть некоторые уникальные проблемы, которые необходимо решать в 3D.

Трехмерная модель катушки, показывающая величину тока на катушке и окружающее магнитное поле.  

Части 16–20

В частях 16–20 курса мы создадим нашу первую 3D-модель катушки, которую будем решать в стационарном режиме постоянного тока. При построении геометрии нашей катушки в 3D мы используем шаблон спирали, а на концах изгибов катушки выдавливаем катушку в вертикальные прямые трубки. При этом мы покажем вам несколько различных подходов, которые вы можете использовать, чтобы гарантировать, что геометрия катушки является единым доменом. Это можно сделать с помощью Удаление объектов , Объединение или Создание составных доменов , однако это не требуется и в конечном итоге является вопросом предпочтения и учета. Добавление объекта домена Coil в нашу модель, в отличие от ранее для наших 2D осесимметричных моделей катушек, включает подэлемент Geometry Analysis , в котором нам нужно указать, где мы хотим, чтобы ток протекал как в катушку, так и из нее.

При вычислении модели мы получаем сообщение об ошибке, а затем объясняем, почему и как это происходит и как с этим бороться. Новый этап обучения, Анализ геометрии катушки включен в наше исследование, чтобы сначала вычислить текущее направление в структуре. После успешного решения модели с использованием интерфейса Magnetic Fields мы затем решаем ту же задачу, используя интерфейс Magnetic and Electric Fields .

После завершения этих моделей однопроводниковой катушки мы переходим к демонстрации специальных функций для моделирования различных типов катушек. Мы обсудим и покажем, как вместо явного моделирования витков многовитковой катушки мы можем смоделировать гомогенизированную многовитковую катушку, используя приблизительно эквивалентную геометрию и отрегулировав Настройки функции домена Coil . Другие типы катушек включают тонкие лентовидные катушки; плотно упакованные катушки без зазора между витками; и используя кромку, геометрию катушки проволоки. Библиотеки деталей в программном обеспечении содержат несколько различных типов встроенных катушек, доступных для добавления и использования.

Мы также вводим область бесконечного элемента в воздушную область нашей модели катушки и подробно обсуждаем использование этой функции и то, что она физически представляет. Оттуда мы отходим от статического режима постоянного тока и перемещаем наше 3D-моделирование катушки в частотную область. Мы также занимаемся моделированием катушек в низкочастотном, среднечастотном и высокочастотном режимах. После этого мы обсудим, как справиться с некоторыми проблемами, которые могут возникнуть при построении сетки и сходимости для этих моделей. Наконец, мы покажем, как моделировать резонанс и обрабатывать связи между катушками.

После того, как вы пройдете этот последний раздел курса, у вас будут основы для решения 3D-моделей катушек. Мы надеемся, что этот материал научит и вдохновит вас создавать модели катушек в COMSOL Multiphysics и модуле AC/DC и делать это быстрее и с уверенностью в моделировании!

Начать курс

C:\files\courses\3414\ece3414notes1pdf.wpd

%PDF-1.6 % 325 0 объект > эндообъект 387 0 объект > эндообъект 323 0 объект >поток Acrobat Distiller 5.0.5 (Windows)2004-07-08T14:57:55Z2013-09-04T16:34:54-05:002013-09-04T16:34:54-05:00PScript5.dll Версия 5.2application/pdf

C:\files\courses\3414\ece3414notes1pdf.