Caiet FIM2.doc

Oana Drosu

Adelina Bordianu Steliana Pușcașu

2015

Cuprins

1. Laborator 1 - Sarcina punctuală.............................................................................................3

2. Laborator 2 - Două sarcini punctuale.....................................................................................7

3. Laborator 3 – Linia microstrip.............................................................................................11

4. Laborator 4 – Condensatorul plan........................................................................................15

5. Laborator 5 - Condensatorul plan cu straturi orizontale de dielectric..................................18

6. Laborator 6 - Condensatorul plan cu straturi verticale de dielectric...................................22

7. Laborator 7 – Condensatorul cilindric..................................................................................26

8. Laborator 8 – Circuit magnetic simplu.................................................................................30

9. Laborator 9 - Circuit magnetic cu întrefier..........................................................................33

10. Laborator 10 - Circuit magnetic cu 2 bobine.....................................................................36

11. Probleme propuse...............................................................................................................40

2

LABORATOR 1SARCINA PUNCTUALĂ

1. Geometrie și date

Pentru a deschide programul Start/Tera Analysis/QuickFieldStudent. Din meniul File alegem New Problem. Alegem un nume sugestiv pentru problemă și alegem folderul unde dorim să salvăm problema (va sugerăm să creați un folder cu numele vostru și al partenerului de laborator). Apăsăm pe butonul next și se deschide o fereastră de unde se pot alege parametrii problemei. Modificăm următorii parametrii, restul rămânând neschimbați:

Problem Type: ElectrostaticsModel Class: Plane-parallelCoordinate System: CartesianLength Units: Centimeters

Se observă că programul creează încă două fișiere: nume.mod (în acest fișier este salvată geometria problemei) și nume.des (în acest fișier sunt salvate datele problemei).

Apasați butonul Finish. Acum puteți crea geometria problemei. Pentru a realiza acest lucru prima dată trebuie să introduceți nodurile (Edit/Add Vertices și se introduc coordonatele fiecărui punct). În desenul de mai jos sunt reprezentate aceste coodonate sunt forma (x,y). Prin unirea a două puncte se poate obține o linie sau un arc de cerc. Dacă dorim să obținem o linie se selectează butonul

(baghetă), Straight line, se alege primul punct și ținând apăsat se trage o linie unind primul punct cu al doilea.

Geometria problemei

După ce este realizată toată geometria trebuie definite proprietățile. Astfel se selectează punctul, linia sau blocul dorit, se apasă click dreapta, se selectează Properties și unde apare Label se

3

introduce numele dorit, de exemplu sarcină. Se observă că tot aici se poate stabili Spacingul (distanța dintre puncte care ajută la realizarea rețelei de discretizare – mesh) – fig 1.

Fig.1

În partea stângă a ferestrei de lucru apare fiecare denumire aleasă – fig. 2. Pentru a termina definirea proprietăților se alege fiecare label în parte (dublu click) și se introduc datele dorite – de exemplu U=0.

Fig. 2.

Vertex:Sarcina:

Edges:Frontiera : U=0

Blocks:Aer: ɛr = 1

2. Puncte de calcul

P1 (0.5; 0) P2 (0; 0.5) P3 (3; 0)P4 (0; 3) P5 (9.5; 0) P6 (0; 9.5)

Pentru a rezolva problema – Problem/Solve. Pentru a alege punctele se apasă pe butonul

și se introduc coordonatele punctelor de calcul – fig 3.

4

Fig.3

3. Tabele cu rezultate

Observaţie:Mesh 1 are aproximativ 50 de noduri (Spacing manual 2, 4, 6)Mesh 2 are aproximativ 100 de noduri (Spacing manual 0.75, 1.75, 3)Mesh 3 are aproximativ 200 de noduri (Spacing manual 0.35, 0.6, 1.5)

3.1. Test de mesh

ɛr = 1 Mesh 1 Mesh 2 Mesh 3

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

] E1

E2

E3

E4

E5

E6

3.2. Test de sarcinăMesh 3 ɛr = 1

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

5

3.3. Test de permitivitate electricăMesh 3

ɛr = 1 ɛr = 10 ɛr = 100

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

] E1

E2

E3

E4

E5

E6

3.4. Test pentru polaritatea sarciniiMesh 3

ɛr = 1

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

] E1

E2

E3

E4

E5

E6

4. Interpretarea rezultatelor

1. În ce regiuni se obțin valori mai mari ale intensității câmpului electric și ale potențialului electric?2. Cum influențează creșterea numărului de noduri (un mesh mai fin) rezultatele obținute? Care este explicația?3. Cum influențează creșterea valorii sarcinii electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 4. În ce mod influențează creșterea permitivității electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 5. Dacă modificăm polaritatea sarcinii în ce mod se modifică rezultatele? Analizați și comentați rezultatele obținute în cele două cazuri.6. Observați forma liniilor de câmp și a liniilor de potențial, precum și orientarea lor față de frontiera domeniului. Formulați concluzii.7. Modificarea distanței de la sarcină la frontieră duce la modificarea rezultatelor. Dacă da, cum influențează mărirea sau micșorarea acestei distanțe.

6

LABORATOR 2DOUĂ SARCINI PUNCTUALE



Vertex:Sarcina: q1 (-0.5,0) şi q2 (0.5,0)

Edges:Frontiera : U=0

Blocks:Aer: ɛr = 1

2. Puncte de calcul

P1 (0; 0) P5 (0.55; 0) P9 (9.5; 0)P2 (-0.45; 0) P6 (-5; 0) P10 (0; 2.5)P3 (-0.49; 0) P7 (5; 0) P11 (0; -2.5)P4 (-0.55; 0) P8 (-9.5; 0)

7


Observaţie:Mesh 1 are aproximativ 50 de noduri (Spacing manual 2, 4, 6)Mesh 2 are aproximativ 100 de noduri (Spacing manual 1, 2, 4)Mesh 3 are aproximativ 200 de noduri (Spacing manual 0.75, 1.5, 3)

3.1. Test de mesh

ɛr = 1

Mesh 1 Mesh 2 Mesh 3

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V7

V9

V10

Inte

ns.

cp

. el.

[V/m

] E1

E7

E9

E10

3.2. Test de permitivitate electricăMesh 3

ɛr = 1 ɛr = 10 ɛr = 100

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

V11

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10

E11

3.3. Test de sarcină

8

Mesh 3ɛr = 1

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

V11

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10

E11

3.4. Test pentru polaritatea sarciniiMesh 3ɛr = 1 q1 > 0

q2 > 0q1 > 0q2 < 0

q1 < 0q2 > 0

q1 < 0q2 < 0

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

V11

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10

E11


9

1. În ce regiuni se obțin valori mai mari ale intensității câmpului electric și ale potențialului electric?2. Cum influențează creșterea numărului de noduri (un mesh mai fin) rezultatele obținute? Care este explicația?3. Cum influențează creșterea valorii sarcinii electrice q2 valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 4. În ce mod influențează creșterea permitivității electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 5. Dacă modificăm polaritatea sarcinilor în ce mod se modifică rezultatele? Analizați și comentați rezultatele obținute în cele patru cazuri.6. Observați forma liniilor de câmp și a liniilor de potențial, precum și orientarea lor față de frontiera domeniului. Formulați concluzii.

LABORATOR 3

10

LINIA MICROSTRIP



Vertex:Sarcina: q (iniţial C)

Edges:Frontiera : U=0Conductor: floating conductor

Blocks:Aer: ɛ0 = 1 Dielectric: ɛr (iniţial ɛr = 1)

2. Puncte de calcul

P1 (0; -9.5) P4 (0; 0) P7 (0; 4.5)P2 (0; -4.5) P5 (0; 0.25) P8 (-2; 0.25)P3 (0; -1) P6 (0; 1) P9 (2; 0.25)


11

Observaţie:Mesh 1 are aproximativ 50 de noduri (Spacing manual 2, 4, 6)Mesh 2 are aproximativ 100 de noduri (Spacing manual 1, 1.5, 3)Mesh 3 are aproximativ 200 de noduri (Spacing manual 0.4, 0.8, 1.75)

3.1. Test de mesh

ɛ0 = 1ɛ = 1


Pot

enţi

al

el.

[V]

V1

V2

V3

V4

Inte

ns.

cp

. el.

[V/m

] E1

E2

E3

E4

3.2. Test de permitivitate electrică

Mesh 3

ɛ0 = 1

ɛdielectric = 1 ɛdielectric = 10 ɛdielectric = 100

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

3.3. Test de sarcinăMesh 3

12

ɛdielectric = 10ɛ0 = 1

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

3.4. Test pentru polaritatea sarciniiMesh 3

ɛdielectric = 10ɛ0 = 1

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9


1. În ce regiuni se obțin valori mai mari ale intensității câmpului electric și ale potențialului electric?2. Cum influențează creșterea numărului de noduri (un mesh mai fin) rezultatele obținute? Care este explicația?3. Cum influențează creșterea valorii sarcinii electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric?

13

4. În ce mod influențează creșterea permitivității electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 5. Dacă modificăm polaritatea sarcinii în ce mod se modifică rezultatele? Analizați și comentați rezultatele obținute în cele două cazuri.6. Observați forma liniilor de câmp și a liniilor de potențial, precum și orientarea lor față de frontiera domeniului. Formulați concluzii.

LABORATOR 4

14

CONDENSATORUL PLAN



Vertex:Sarcina pozitivă: +q (iniţial C)

Sarcina negativă: -q (iniţial C)

Edges:Frontiera : U=0Armătură: floating conductor

Blocks:Aer: ɛ0 = 1 Dielectric (izolator): ɛr=1

2. Puncte de calcul

P1 (0; -4.5) P5 (0; 0) P9 (0; 4.5)P2 (0; -2) P6 (0; 0.45) P10 (-0.5; 0)P3 (0; -0.55) P7 (0; 0.55) P11 (0.5; 0)P4 (0; -0.45) P8 (0; 2) P12 (2.5; 0)


15

Observaţie:Mesh 1 are aproximativ 50 de noduri (Spacing manual 1, 2, 4)Mesh 2 are aproximativ 100 de noduri (Spacing manual 0.5, 1, 2)Mesh 3 are aproximativ 200 de noduri (Spacing manual 0.45, 0.6, 1.5)

3.1. Test de mesh

ɛ0 = 1ɛr_dielectric = 1


Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V5

V12

Inte

ns.

cp

. el.

[V/m

]

E1

E5

E12

3.2. Test pentru dielectric

Mesh 3

ɛ0 = 1ɛr_dielectric = 1 ɛr_dielectric = 10 ɛr_dielectric = 100

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

V11

V12

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10

E11

E12


ɛdielectric = 10

16

ɛ0 = 1P

oten

ţial

el.

[V]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

V11

V12

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10

E11

E12


1. În ce regiuni se obțin valori mai mari ale intensității câmpului electric și ale potențialului electric?2. Cum influențează creșterea numărului de noduri (un mesh mai fin) rezultatele obținute? Care este explicația?3. Cum influențează creșterea valorii sarcinii electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 4. În ce mod influențează creșterea permitivității electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 5. Observați forma liniilor de câmp și a liniilor de potențial, precum și orientarea lor față de frontiera domeniului. Formulați concluzii.

LABORATOR 5

17

CONDENSATORUL PLAN CU STRATURI ORIZONTALE DE DIELECTRIC

1. Geometrie şi date


Vertex:Sarcina pozitivă : +q = 1CSarcina negativă : -q = - 1C

Edges:Armătura (superioară şi inferioară, reprezentate pe figură cu linie îngroşată) : floating conductorFrontiera : U=0

Blocks:Aer: εr = 1 (toată suprafaţa necolorată din interiorul domeniului de calcul)Dielectric 1 : εr1 = 10 (iniţial ocupă ½ din suprafaţa totală a dielectricului – mov în figură)Dielectric 2 : εr2 = 10 (iniţial ocupă ½ din suprafaţa totală a dielectricului – verde în figură)

2. Puncte de calcul

P1 (0, 0) P2 (0, 0.23) P3 (0, - 0.23) P4 (0, 0.27) P5 (0, - 0.27)P6 (0, 0.45) P7 (0, - 0.45) P8 (-2, 0) P9 (2, 0) P10 (0, 4)

18



3.1. Test de meshq = ± 1C

εr1 = 10 (1/2 din diel.)εr2 = 10 (1/2 din diel.)


Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

] E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10



q = ± 10 -6 C q = ± 10 -3 C q = ± 1C

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

] E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10

19

3.3. Test de permitivitate electricăMesh 3q = ± 1C

εr1 = 10 (1/2 din diel.)εr2 = 1 εr2 = 10 εr2 = 100

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10

3.4. Test variere permitivitate dielectricMesh 3q = ± 1C

εr1 = 1 εr2 = 100

εr1 εr2 ocupă 4/4 din dielectric

εr1 ocupă 1/4 din dielectricεr2 ocupă 3/4 din dielectric



εr1 ocupă 4/4 din dielectric

εr2

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

] E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10


1. În ce regiuni se obțin valori mai mari ale intensității câmpului electric și ale potențialului electric?

20

2. Cum influențează creșterea numărului de noduri (un mesh mai fin) rezultatele obținute? Care este explicația?3. Cum influențează creșterea valorii sarcinii electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 4. În ce mod influențează creșterea permitivității electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 5. Dacă modificăm raportul distribuției materialului în dielectric (testul 3.4) cum se modifică valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 6. Observați forma liniilor de câmp și a liniilor de potențial, precum și orientarea lor față de frontiera domeniului. Formulați concluzii.

21

LABORATOR 6CONDENSATORUL PLAN CU STRATURI VERTICALE DE

DIELECTRIC

1. Geometrie şi date


Vertex:Sarcina pozitivă : +q = 1CSarcina negativă : q = - 1C

Edges:Armătura (superioară şi inferioară, reprezentate pe figură cu linie îngroşată) : floating conductorFrontiera : U=0

Blocks:Aer: εr = 1 (toată suprafaţa necolorată din interiorul domeniului de calcul)Dielectric 1 : εr1 = 10 (iniţial ocupă ½ din suprafaţa totală a dielectricului – roșu în figură)Dielectric 2 : εr2 = 10 (iniţial ocupă ½ din suprafaţa totală a dielectricului – mov în figură)

2. Puncte de calcul

22

P1 (0, 0) P2 (0, 0.23) P3 (0, - 0.23) P4 (0, 0.27) P5 (0, - 0.27)P6 (0, 0.45) P7 (0, - 0.45) P8 (-2, 0) P9 (2, 0) P10 (0, 4)



3.1. Test de meshq = ± 1C



Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

] E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10



q = ± 10 -6 C q = ± 10 -3 C q = ± 1C

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

23

E9

E10

3.3. Test de permitivitate electricăMesh 3q = ± 1C

εr1 = 10 (1/2 din diel.)εr2 = 1 εr2 = 10 εr2 = 100

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10

3.4. Test variere permitivitate dielectric

Mesh 3q = ± 1C

εr1 = 1 εr2 = 100

εr1 εr2 ocupă 4/4 din dielectric




εr1 ocupă 4/4 din dielectric

εr2

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

V10

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

] E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10


24

1. În ce regiuni se obțin valori mai mari ale intensității câmpului electric și ale potențialului electric?2. Cum influențează creșterea numărului de noduri (un mesh mai fin) rezultatele obținute? Care este explicația?3. Cum influențează creșterea valorii sarcinii electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 4. În ce mod influențează creșterea permitivității electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 5. Dacă modificăm raportul distribuției materialului în dielectric (testul 3.4) cum se modifică valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 6. Observați forma liniilor de câmp și a liniilor de potențial, precum și orientarea lor față de frontiera domeniului. Formulați concluzii.

25

LABORATOR 7CONDENSATORUL CILINDRIC



Vertex:Sarcina pozitivă: +Q Sarcina negativă: -Q

Edges:Frontiera : U=0Armătură: floating conductor

Blocks:Aer: ɛ0 = 1 Dielectric (izolator): ɛr1 și ɛr2

2. Puncte de calcul

26

P1 (0.75; 0) P2 (1.25; 0) P3 (1.75; 0) P4 (3; 0)P5 (0; 0.75) P6 (0; 1.25) P7 (0; 1.75) P8 (0; 3)



3.1. Test de mesh

ɛ0 = 1ɛr1 = ɛr2 1


Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V3

V6

V8

Inte

ns.

cp

. el

. [V

/m]

E1

E3

E6

E8

3.2. Test pentru dielectric

Mesh 3

ɛ0 = 1ɛr1 = ɛr2

ɛr1 = ɛr2 1 ɛr1 = ɛr2= 10 ɛr1 = ɛr2 = 100

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

27


ɛr1 = ɛr2 = 10ɛ0 = 1

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

3.4. Test de permeabilitateMesh 3

ɛr1 = 1, ɛ0 = 1 ɛr2 = 1 ɛr2 = 10 ɛr2 = 100

Pot

enţi

al e

l.[V

]

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

Inte

nsi

tate

a cp

. el.

[V/m

]

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8


1. În ce regiuni se obțin valori mai mari ale intensității câmpului electric și ale potențialului electric?2. Cum influențează creșterea numărului de noduri (un mesh mai fin) rezultatele obținute? Care este explicația?3. Cum influențează creșterea valorii sarcinii electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 4. În ce mod influențează creșterea permitivităților electrice valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric?

28

5. Dacă modificăm doar una din permeabilități (ɛr2) cum se modifică valorile intensității câmpului electric și ale potențialului electric? 6. Observați forma liniilor de câmp și a liniilor de potențial, precum și orientarea lor față de frontiera domeniului. Formulați concluzii.

29

LABORATOR 8CIRCUIT MAGNETIC SIMPLU


Pentru a deschide programul - Start/Tera Analysis/QuickFieldStudent. Din meniul File alegem New Problem. Alegem un nume sugestiv pentru problemă și alegem folderul unde dorim să salvăm problema. Apăsăm pe butonul next și se deschide o fereastră de unde se pot alege parametrii problemei. Modificăm următorii parametrii, restul rămânând neschimbați:

Problem Type: MagnetostaticsModel Class: Plane-parallelCoordinate System: CartesianLength Units: Centimeters

După ce este realizată toată geometria trebuie definite proprietățile.

Edges:Frontiera : A=0 Blocks:Aer: µr = 1 (porțiunea necolorată)Fier : µr = 103 (porțiunea verde)

J+ : µr = 1, J = (porțiunea galbenă de sus) , unde Abobină=0.5cm*5cm=2.5*10-4 m2

30

J- : µr = 1, J = (porțiunea galbenă de jos). Atenție, când se introduc propritățile pentru

bobină (J+, respectiv J-) trebuie precizată și completată valoarea densității de curent J= . De

exemplu pentru un curent i=0.1A și Abobină=0.5cm*5cm=2.5*10-4 m2 valoarea densității de curent este J= 400 A/m2 pentru block J+ și J= -400 A/m2 pentru block J-.

2. Puncte de calcul P1 (4.5; 0) P2 (2.75; 0) P3 (0; 0) P4 (-2.75; 0) P5 (-4.5; 0) P6 (0; 2.75) P7 (0; -2.75)

3. Tabele cu rezultate Observatie:Mesh 1 are aproximativ 50 de noduri (Spacing manual 3, 5, 7) Mesh 2 are aproximativ 100 de noduri (Spacing manual 1.7, 4, 6)Mesh 3 are aproximativ 200 de noduri (Spacing manual 1.1, 3, 4) 3.1. Test de mesh

µr_aer= 1 , µr_fier= 103

i = 1AMesh 1 Mesh 2 Mesh 3

Ind

ucț

ia c

p.

mag

net

ic B

[T

] B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

I n t e H1

31

nsi

tate

a cp

. m

agn

etic

H

[A/m

]

H2

H3

H4

H5

H6

H7

3.2. Test de permeabilitate

µr_aer= 1 i = 1A

µr_fier= 10 µr_fier= 103 µr_fier= 107

Ind

ucț

ia c

p.

mag

net

ic B

[T

] B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

Inte

nsi

tate

a cp

. m

agn

etic

H

[A/m

]

H1

H2

H3

H4

H5

H6

H7

3.3. Test al variației densității de curentµr_aer= 1

µr_fier= 103 i = 0.01 A i = 0.1A i = 1 A

Ind

ucț

ia c

p.

mag

net

ic B

[T

]

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

Inte

nsi

tate

a cp

. m

agn

etic

H [

A/m

] H1

H2

H3

H4

H5

H6

H7


1. În ce regiuni se obțin valori mai mari ale intensității câmpului magnetic și ale inducției câmpului magnetic?2. Cum influențează creșterea numărului de noduri (un mesh mai fin) rezultatele obținute? Care este explicația?3. În ce mod influențează creșterea permeabilității magnetice valorile intensității câmpului magnetic și ale inducției câmpului magnetic?4. Cum influențează creșterea curentului valorile intensității câmpului magnetic și ale inducției câmpului magnetic?

32

5. Observați forma liniilor de câmp, precum și orientarea lor față de frontiera domeniului. Formulați concluzii.

LABORATOR 9CIRCUIT MAGNETIC CU ÎNTREFIER



Edges:Frontiera : A=0 Blocks:Aer: µr = 1 (porțiunea necolorată)Fier : µr = 103 (porțiunea verde)Întrefier (δ): µr = 1 (porțiunea albastră)

J+ : µr = 1, J = (porțiunea galbenă de sus) , unde Abobină=0.5cm*5cm=2.5*10-4 m2

33

J- : µr = 1, J = (porțiunea galbenă de jos)

2. Puncte de calcul

P1 (0; 2.75) P2 (0; -2.75) P3 (2.75; -0.75) P4 (2.75; -1.25) P5 (2.75; -1.75) P6 (2.75; -2.25) P7 (-2.75; -0.75) P8 (-2.75; -1.25) P9 (-2.75; -1.75) P10 (-2.75; -2.25)

3. Tabele cu rezultate Observatie:Mesh 1 are aproximativ 50 de noduri (Spacing manual 8, 10, 15) Mesh 2 are aproximativ 100 de noduri (Spacing manual 5, 8, 10)Mesh 3 are aproximativ 200 de noduri (Spacing manual 1, 6, 8 )

3.1. Test de permeabilitate

µr_aer= 1 , µr_δ = 1 i = 1A

µr_fier= 10 µr_fier= 103 µr_fier= 107

Ind

ucț

ia c

p. m

agn

etic

B

[T

]

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

B10

Inte

nsi

tate

a cp

. mag

net

ic

H [

A/m

]

H1

H2

H3

H4

H5

H6

H7

H8

H9

H10

3.2. Test al variației densității de curent

µr_aer= 1 , µr_δ = 1 µr_fier= 103 i = 0.01A i = 0.1A i = 1A

Ind

ucț

ia c

p. m

agn

etic

B

[T

]

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

B10

34

Inte

nsi

tate

a cp

. mag

net

ic

H [

A/m

]

H1

H2

H3

H4

H5

H6

H7

H8

H9

H10

3.3. Test pentru întrefier

µr_aer= 1 , µr_δ = 1 µr_fier= 103, i = 1A

δ = δ + 1/4 δ = δ + 2/4 δ = δ + 3/4 δ = δ + 4/4

Ind

ucț

ia c

p. m

agn

etic

B

[T

]

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

B10

Inte

nsi

tate

a cp

. mag

net

ic

H [

A/m

]

H1

H2

H3

H4

H5

H6

H7

H8

H9

H10


1. În ce regiuni se obțin valori mai mari ale intensității câmpului magnetic și ale inducției câmpului magnetic?2. Cum influențează creșterea numărului de noduri (un mesh mai fin) rezultatele obținute? Care este explicația?3. În ce mod influențează creșterea permeabilității magnetice valorile intensității câmpului magnetic și ale inducției câmpului magnetic?4. Cum influențează creșterea curentului valorile intensității câmpului magnetic și ale inducției câmpului magnetic?5. Observați forma liniilor de câmp, precum și orientarea lor față de frontiera domeniului. Formulați concluzii.6. În ce mod influențează creșterea întrefierului valorile intensității câmpului magnetic și ale inducției câmpului magnetic? Este de preferat un întrefier mic sau mare?

35

LABORATOR 10CIRCUIT MAGNETIC CU 2 BOBINE



Edges:Frontiera : A=0 Blocks:Aer: µr = 1 (porțiunea necolorată)

36

Fier : µr = 103 (porțiunea verde)

J1+ : µr = 1, J = (porțiunea galbenă) , unde Abobină=0.5cm*5cm=2.5*10-4 m2

J1- : µr = 1, J = (porțiunea galbenă)

J2+ : µr = 1, J = (porțiunea galbenă) , unde Abobină=0.5cm*5cm=2.5*10-4 m2

J2- : µr = 1, J = (porțiunea galbenă)

2. Puncte de calcul

P1 (0 ;-3.5) P2 (0; 0) P3 (0; 3.5) P4 (-3.5; 0) P5 (3.5; 0)P6 (-3.5; 3.5) P7 (-3.5; -3.5) P8 (3.5; 3.5) P9 (3.5; -3.5)

3. Tabele cu rezultate Observatie:Mesh 1 are aproximativ 50 de noduri (Spacing manual 8, 10, 15) Mesh 2 are aproximativ 100 de noduri (Spacing manual 5, 8, 10)Mesh 3 are aproximativ 200 de noduri (Spacing manual 1, 5, 8)

3.1. Test de permeabilitateµr_aer= 1 ,

i1 = i2 = 1Aµr_fier= 10 µr_fier= 103 µr_fier= 107

Ind

ucț

ia c

p. m

agn

etic

B

[T

]

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

Inte

nsi

tate

a cp

. m

agn

etic

H [

A/m

]

H1

H2

H3

H4

H5

H6

H7

H8

H9

3.2. Test al variației densității de curent J1


i1 = 0.01Ai2 = 0.01A i2 = 0.1A i2 = 1A

Ind

ucț

ia

cp.

mag

n B1

B2

B3

37

etic

B

[T

]

B4

B5

B6

B7

B8

B9

Inte

nsi

tate

a cp

. m

agn

etic

H [

A/m

]

H1

H2

H3

H4

H5

H6

H7

H8

H9

3.3. Test al variației densității de curent J2


i2 = 0.01Ai1 = 0.01A i1 = 0.1A i1 = 1A

Ind

ucț

ia c

p. m

agn

etic

B

[T

]

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

Inte

nsi

tate

a cp

. m

agn

etic

H [

A/m

]

H1

H2

H3

H4

H5

H6

H7

H8

H9

3.4. Test al variației densității de curent – schimbarea polarității bobinelorµr_aer= 1 , µr_fier= 103

|i1 |=|i2| = 0.01Ai1 = 0.01Ai2 = 0.01A

i1 = -0.01Ai2 = 0.01A

i1 = 0.01Ai2 = -0.01A

i1 = -0.01Ai2 = -0.01A

Ind

ucț

ia c

p. m

agn

etic

B

[T

]

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

Inte

nsi

tate

a cp

. m

agn

etic

H

[A/m

]

H1

H2

H3

H4

H5

H6

H7

38

H8

H9


1. În ce regiuni se obțin valori mai mari ale intensității câmpului magnetic și ale inducției câmpului magnetic?2. În ce mod influențează creșterea permeabilității magnetice valorile intensității câmpului magnetic și ale inducției câmpului magnetic?3. Cum influențează creșterea curentului i1 valorile intensității câmpului magnetic și ale inducției câmpului magnetic?4. Cum influențează creșterea curentului i2 valorile intensității câmpului magnetic și ale inducției câmpului magnetic?5. Observați forma liniilor de câmp, precum și orientarea lor față de frontiera domeniului. Formulați concluzii.6. În ce mod influențează schimbarea polarității bobinei valorile intensității câmpului magnetic și ale inducției câmpului magnetic?

39

Documents

Caiet FIM2.doc