Задание 10. Цельзадания. Практическое освоение методов анализа электрических полей постоянных токов

Цельзадания. Практическое освоение методов анализа электрических полей постоянных токов. Проведение численного исследования, проверка качества усвоения теоретического материала.

Исходные данные. Исходные данные приведены в задаче 3 и уточняются при компьютерном моделировании.

Порядок выполнения задания 10 и его содержание.

1. На обзорной лекции познакомиться с объёмом знаний, которые надо освоить в рамках модуля 10.

2. Выполнить самостоятельно задачу 1 до практического занятия.

3. На практическом занятии согласовать с преподавателем пакет задач для самостоятельного решения и выполнить задачу 2.

4. Выполнить самостоятельно задачу 3, которая является допуском к компьютерному исследованию.

5. В компьютерном классе предъявить результаты задачи 3 и выполнить численное исследование - задача 4. Полученные данные являются исходными для задачи 5.

6. Выполнить самостоятельно задачу 5.

7. Выполнить задачу 6 и пройти компьютерное тестирование знаний и умений.

Задача 1.

Познакомиться с объёмом теоретического материала модуля 10. Изучить методику использования закона Ома и законов Кирхгофа в интегральной и дифференциальной форме.

Найти выражения для плотности тока в двухслойном цилиндрическом проводнике, выполненном из материалов с разными проводимостями, если известны геометрические размеры и удельные проводимости материалов.

Задача 2.

Освоить методику использования уравнений Пуассона и Лапласа, используя аналогию электрического поля постоянных токов и электростатического поля.

Задача 3.

Рассчитать аналитически поле заземлителя, который выполнен в виде металлического шара, расположенного вблизи края вертикального глубокого обрыва (см. рисунок). Ток стекает в землю и растекается по её толще. В задаче принято, что второй электрод находится очень далеко. Земля играет роль обратного проводника.

Необходимо определить и подготовить:

- Сопротивление заземления .

- Шаговое напряжение между точками и .

- Предельный ток , соответствующий предельному шаговому напряжению.

- Выражение для определения потенциала в любой точке внутри земли, необходимое для построения картины эквипотенциальных линий.

- Методику графического построения картины эквипотенциальных линий во время компьютерного моделирования.

- Выражения для составляющих плотности тока (составляющих напряжённости электрического поля) в любой точке внутри земли.

- Методику графического построения картины линий тока во время компьютерного моделирования.

Задача 4.

Выполнить компьютерное моделирование электрического поля постоянных токов.

Задача 5.

Решить пакет задач, согласованный с преподавателем на практическом занятии.

Задача 6.

- Оформить тезисный конспект по теоретическому материалу.

- Оформить краткий отчёт по результатам выполнения всех задач задания 10.

- Оформить решения пакета задач по темам модуля 10.

- Получить допуск к тестированию.