Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
15
Добавлен:
09.06.2015
Размер:
445.1 Кб
Скачать

Введение

В данной курсовой работе поставлена задача рассчитать составляющие магнитного поля заземленного кабеля длинной 2L и построить их графики.

Для решения поставленной задачи будут использованы высокоуровневые языки программирования C и MATLAB. В языке C будут проводится расче-

ты составляющих магнитного поля, заданных по формулам (1), (2), (3), и за-

пись полученных данных в текстовый файл, для считывания и обработки этих данных впоследствии в языке MATLAB. Для выполнения задачи по по-

строению графиков составляющих магнитного поля будет использован поль-

зовательский графический интерфейс. Программа будет считывать данные,

полученные в ходе выполнения задачи по вычислению составляющих маг-

нитного поля и построить трехмерные графики этих составляющих.

Лист

 

ИИФиРЭ КР-210400.62-051204685

4

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

 

 

 

1 Теоретическая часть

Магнитное полесиловое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения, магнитная составляющая электромагнитного поля.[3] Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, хотя в заметно меньшей степени) (постоянные магниты). Кроме это-

го, оно появляется при наличии изменяющегося во времени электрического поля. [3]

Заземлениепреднамеренное электрическое соединение какой-либо точки

сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. [2]

В электротехнике при помощи заземления добиваются снижения напря-

жения прикосновения до безопасного для человека и животных значения.[2]

Электрический заряд - это физическая скалярная величина, определяю-

щая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать

участие в электромагнитном взаимодействии. [3]

Магнитный момент, магнитный дипольный момент - основная величина,

характеризующая магнитные свойства вещества (источником магнетизма, со-

гласно классической теории электромагнитных явлений, являются электри-

ческие макро- и микро токи; элементарным источником магнетизма считают

замкнутый ток). Магнитным моментом обладают элементарные частицы,

атомные ядра, электронные оболочки атомов и молекул. [3]

Электромагнитное поле - фундаментальное физическое поле, взаимодей-

ствующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими

собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные мо-

менты. [3]

Электрический токнаправленное (упорядоченное) движение заряженных

частиц. [3]

Электрон -стабильная, отрицательно заряженная элементарная частица,

одна из основных структурных единиц вещества. [3]

Атомчастица вещества микроскопических размеров и массы, наимень-

шая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. [3]

Лист

 

ИИФиРЭ КР-210400.62-051204685

5

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

 

 

 

Элементарная частицасобирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые невозможно расщепить на составные части. [3]

Постоянный магнит — изделие из магнитотвёрдого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющее состояние намагниченности в течение длительного времени. Постоянные магниты изготавливаются различной формы и применяются в качестве автономных (не потребляющих энергии) источников магнитного поля. [3]

Электрическое поле - один из двух компонентов электромагнитного поля,

представляющий собой векторное поле, существующее вокруг тел или час-

тиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающий при измене-

нии магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). [3]

Магнитная индукциявекторная величина, являющаяся силовой характе-

ристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной

точке пространства. [3]

Векторное поле - это отображение, которое каждой точке рассматривае-

мого пространства ставит в соответствие вектор с началом в этой точке. На-

пример, вектор скорости ветра в данный момент времени изменяется от

точки к точке и может быть описан векторным полем. [3]

Напряжённость магнитного полявекторная физическая величина, равная

разности вектора магнитной индукции и вектора намагниченности . [3]

Электрическое поле - один из двух компонентов электромагнитного поля,

представляющий собой векторное поле, существующее вокруг тел или час-

тиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающий при измене-

нии магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое

поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его

силовому воздействию на заряженные тела. [3]

Однородное поле — это электрическое поле, в котором напряжённость

одинакова по модулю и направлению во всех точках пространства. Прибли-

зительно однородным является поле между двумя разноимённо заряженными

плоскими металлическими пластинами. В однородном электрическом поле

линии напряжённости направлены параллельно друг другу. [3]

Лист

 

ИИФиРЭ КР-210400.62-051204685

6

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

 

 

 

Электромагнитное полефундаментальное физическое поле, взаимодей-

ствующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные мо-

менты. Представляет собой совокупность электрического и магнитного по-

лей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга, а по сути являются одной сущностью, формализуемой через тензор электромаг-

нитного поля. [3]

Электромагнитное излучениераспространяющееся в пространстве воз-

мущение (изменение состояния) электромагнитного поля. [3]

Электромагнитное взаимодействиеодно из четырёх фундаментальных взаимодействий. Электромагнитное взаимодействие существует между час-

тицами, обладающими электрическим зарядом. [3]

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. [3]

Поле в физикефизический объект, классически описываемый математи-

ческим скалярным, векторным, тензорным, спинорным полем (или некоторой совокупностью таких математических полей), подчиняющимся динамиче-

ским уравнениям (уравнениям движения, называемым в этом случае уравне-

ниями поля или полевыми уравнениямиобычно это дифференциальные уравнения в частных производных). [3]

Лист

 

ИИФиРЭ КР-210400.62-051204685

7

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

 

 

 

2 Расчет магнитных составляющих поля прямолинейного заземленного

кабеля

Текст программы, вычисляющей составляющие магнитного поля по

заданным формулам (1), (2), (3), с использованием динамических массивов и

функции

#include "stdafx.h" #include "math.h" #include "malloc.h" #include "conio.h"

double *pole(double z,double x,double j,double kk)

{

int v,i,L=1;

double p,o,y,t,n,b,k,l,m,o1,l1,u,k1,m1,o2,l2,p1,t1,t2,Hy1; double *r,*Hy,*r1,*r2,*Hx,*Hz,*yk;

yk=(double *)malloc(2 * sizeof(double)); r=(double *)malloc(2 * sizeof(double)); Hy=(double *)malloc(2 * sizeof(double)); r1=(double *)malloc(2 * sizeof(double)); r2=(double *)malloc(2 * sizeof(double)); Hx=(double *)malloc(2 * sizeof(double)); Hz=(double *)malloc(2 * sizeof(double));

v=0;

for (i=0;i<kk;i++)

{

v=i;

yk[i]=v;

yk=(double *)realloc(yk, (i+2)*sizeof(double));

t=((yk[i]*yk[i])+(z*z));

r[i]=sqrt(t);

r=(double *)realloc(r, (i+2)*sizeof(double));

t1=(((L-x)*(L-x))+(yk[i]*yk[i])); r1[i]=sqrt(t1);

r1=(double *)realloc(r1, (i+2)*sizeof(double));

t2=(((L+x)*(L+x))+(yk[i]*yk[i]));

r2[i]=sqrt(t2);

r2=(double *)realloc(r2, (i+2)*sizeof(double));

p=j/4.0*3.14;

o=z/pow(r[i],2.0); l=(L+x)/sqrt(pow((double)(L+x),2.0)+pow(r[i],2.0)); k=(L-x)/sqrt(pow((double)(L-x),2.0)+pow(r1[i],2.0)); m=(L-x)/pow(r1[i],2.0); n=1-(z/sqrt(pow(r1[i],2.0)+pow((double)z,2.0))); u=(L+x)/pow(r2[i],2.0)* (1(z/sqrt(pow(r2[i],2.0)+pow((double)z,2.0)))); Hy[i]=p*(o*(l-k)-(m*(n)+u));

Hy=(double *)realloc(Hy, (i+2)*sizeof(double));

Лист

 

ИИФиРЭ КР-210400.62-051204685

8

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

 

 

 

p1=j/4.0*3.14;

o1=yk[i]/pow(r1[i],2.0); l1=1-(z/(sqrt(pow(r1[i],2.0)+pow((double)z,2.0)))); k1=yk[i]/pow(r1[i],2.0); m1=(1-(z/(sqrt(pow(r2[i],2.0)+pow((double)x,2.0))))); Hx[i]=p*(o1*(l1)-k1*(m1));

Hx=(double *)realloc(Hx, (i+2)*sizeof(double));

p1=(j*yk[i])/4.0*3.14*pow(r[i],2); o2=(L+x)/(sqrt(pow((double)(L+x),2)+pow(r[i],2))); l2=(L-x)/(sqrt(pow((double)(L-x),2)+pow(r[i],2))); Hz[i]=p*(o2+l2);

Hz=(double *)realloc(Hz, (i+2)*sizeof(double));

}

yk[i]=NULL;

r[i]=NULL;

r1[i]=NULL;

r2[i]=NULL;

Hy[i]=NULL;

Hx[i]=NULL;

Hz[i]=NULL;

for (i=0;i<kk;i++)

{

printf("%.4lf;,%.4lf;,%.4lf;\n",Hy[i],Hx[i],Hz[i]);

}

Hz[i]=NULL; return(Hy); return(Hx); return(Hz); free(yk); free(r); free(r1); free(r2); free(Hy); free(Hx); free(Hz);

}

int main()

{

freopen("output.txt","wt",stdout); int i;

double z,x,kk,j; scanf("%lf",&z); scanf("%lf",&x); scanf("%lf",&j); scanf("%lf",&kk); pole(z,x,j,kk);

}

Результат работы программы записывается в файл “output.txt”

Лист

 

ИИФиРЭ КР-210400.62-051204685

9

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

 

 

 

3 Программа строящая графики составляющих (1), (2), (3)

На рисунке 1 представлен результат работы программы, выполняющей построение магнитной составляющей Hy, вычесленной по формуле (1).

Рисунок 1- зависимость магнитной составляющей Hy

На рисунке 2 представлен результат работы программы, выполняющей построение магнитной составляющей Hx, вычесленной по формуле (2).

Рисунок 2- зависимость магнитной составляющей Hx

Лист

 

ИИФиРЭ КР-210400.62-051204685

10

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

 

 

 

На рисунке 3 представлен результат работы программы, выполняющей построение магнитной составляющей Hz, вычесленной по формуле (3).

Рисунок 3- зависимость магнитной составляющей Hz

Текст программы, выполняющей считывание данных магнитной составляющей Hy из файла

function [a ] = plt( z,x ) f=fopen('output.txt','rb');

[p n]=fscanf(f,'%f;,%f;,%f;',[3 inf]) a=p(1,1:end);

end

Текст программы, выполняющей считывание данных магнитной составляющей Hx из файла

function [a ] = plt1( z,x ) f=fopen('output.txt','rb');

[p n]=fscanf(f,'%f;,%f;,%f;',[3 inf]) a=p(2,1:end);

end

Лист

 

ИИФиРЭ КР-210400.62-051204685

11

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

 

 

 

Текст программы, выполняющей считывание данных магнитной составляющей Hz из файла

function [a ] = plt2( z,x ) f=fopen('output.txt','rb');

[p n]=fscanf(f,'%f;,%f;,%f;',[3 inf]) a=p(3,1:end);

end

Лист

 

ИИФиРЭ КР-210400.62-051204685

12

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

 

 

 

Заключение

В ходе работы над курсовым проектом были закреплены практические навыки работы в средах программирования высокоуровневых языков СИ и matlab .

В процессе работы были получены и закреплены следующие навыки:

-работа с динамическими массивами; -работа с циклами; -обработка массивов; -работа с файлами;

-решение нелинейных уравнений; -графическая обработка данных;

Лист

 

ИИФиРЭ КР-210400.62-051204685

13

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

 

 

 

Соседние файлы в папке 2