МУ-Э-27 (1003802), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В частности легко определяются следующие системные связи:– произведение пространственного элемента электрического тока (qv = Il) и индукции магнитного поля (В) равно произведению силы (F) на безразмерную константу;– произведение силы тока (I) и сопротивления (R) равно произведению потенциала(φ) (вернее, разности потенциалов) на безразмерную константу;– произведение величины электрического заряда (q) и напряженности электрического поля (E) равно произведению силы (F) на безразмерную константу;- произведение потокосцепления (ψ = Ф) на величину, обратную индуктивности (L–1),есть произведение сила тока (I) на безразмерную константу;– произведение энергии (W) и емкости (C) равно квадрату электрического заряда (q2);– произведение энергии (W) и индуктивности (L) равно квадрату магнитного потока2(Ф ).Надо отметить, что реальные закономерности могут содержать безразмерные числовые постоянные, которые не обнаруживаются данной системой.Отметим также, что при перемножении и сравнении содержимого ячеек, находящихсяна противоположных вершинах выделенного параллелограмма, иллюстрирующего природ-7ную закономерность, дополнительные размерностные коэффициенты, имеющиеся в ячейках сФВ, обязательно уничтожают друг друга.
Это служит дополнительной проверкой правильности работы компьютерной программы и страхует от возможных сбоев в работе программы иошибок пользователя. Это особенно важно при поиске новых закономерностей. Значенияразмерностей и дополнительных размерностных коэффициентов при ФВ показываются в специальной информационной строке, имеющейся на экране компьютера.Для пользователей, получивших некоторый навык в работе с программой, правильность выделения ячеек с ФВ в закономерных взаимосвязях можно контролировать по соотношению цветов выделяемых ячеек.Приведем конкретный пример поиска системных (природных) закономерностей. Приэтом воспользуемся (мысленно) не сторонами, а диагоналями выделенного параллелограмма.Например, нам надо отыскать закономерную взаимосвязь между электрическим дипольныммоментом и силой. С помощью мышки компьютера находим и выделяем в системе две обозначенные ФВ.
Линию между двумя выделенными ФВ мысленно принимаем за одну из диагоналей будущего выделенного параллелограмма. Затем выделяем мышкой безразмернуюконстанту и относительно неѐ ищем системный элемент, образующий с нею вторую диагональ выделенного параллелограмма. В этом системном элементе отыскиваем ячейку с ФВ,цвет которой оказывается подходящим. Точнее сказать, отыскиваем ФВ, размерностные коэффициенты при которой удовлетворяют условию их взаимной компенсации при перемножении и сравнении содержимого ячеек, находящихся на противоположных вершинах выделенного параллелограмма.В нашем примере искомой ячейкой, при выделении которой система автоматическидолжна построить выделенный параллелограмм и вывести на экран монитора всплывающееокно, оказывается ячейка с двойственной ФВ: дивергенция напряженности электрическогополя (E/l) и изменение во времени «индукции» магнитного поля (B/t).Если найденной закономерности нет в базе знаний программы, то мы должны заполнить всплывающее окно, внеся в него необходимые данные по этой закономерности.Выше найденная закономерность означает, что неоднородное по напряженности электрическое поле или меняющееся во времени магнитное поле должны оказывать силовое воздействие на электрический диполь, что и имеет место в действительности.Обнаружив с помощью системы новую закономерность, следует дополнительно убедиться в правильности вывода о существовании этой закономерности, проверив равенствопроизведений (отношений) размерностей ФВ, располагаемых в ячейках на противоположных(смежных) вершинах выделенного параллелограмма и взаимное уничтожение при этом до-8полнительных размерностных коэффициентов при ФВ.
Ошибки могут быть не только в работе программы, но и в наших данных о ФВ, которые вносятся в программу вручную.В силовых законах типа закона Кулона или закона Ампера, где присутствуют несколько ФВ в степени два, следует брать их отношение и искать квадрат этого отношения (q/r)2или (qv/r)2.
Квадрат отношения ФВ, создающей поле, к пространственной протяженностиобычно располагается на середине прямой, соединяющей элементы с силой и полевой константой, характеризующей данное силовое поле. Например, в законе Кулона полевая константа это абсолютная электрическая проницаемость (электрическая постоянная, умножаемая на относительную диэлектрическую проницаемость).При системной иллюстрации силовых законов выделенный параллелограмм, как правило, превращается в линию. Такой параллелограмм можно назвать вырожденным.Следует отметить, что закономерности, иллюстрируемые в системе линиями (вырожденным параллелограммом), не обязательно содержат в центре квадрат одной ФВ или квадратотношения двух ФВ.
Например, выделенная горизонтальная линия, проведенная в системе отбезразмерной константы до силы будет иллюстрировать определяющее уравнение связидля реактивной силы, которая равна произведению расхода топлива на скорость истечениягазов реактивного двигателя. Горизонтальная выделенная линия от безразмерной константыдо мощности будет иллюстрировать закономерную взаимосвязь между мощностью, силой искоростью.При подготовке к выполнению данного лабораторного практикума студенты изучают и частично конспектируют настоящие методические указания, знакомятся с нужной информацией из основной литературы [1-4], с инструкцией [5] и с информацией из дополнительной литературы.
В конспекте обязательно приводятся определения: что такое единицаизмерения и размерность физической величины, уравнение связи. Приводятся их примеры.Даются определения основных и производных физических величин.В конспекте приводится один из возможных вариантов цветного однорисуночногопредставления системы ФВиЗ.Задачи и порядок выполнения лабораторного практикумаЗадание 1. Изобразить графически в виде структурно-логической схемы местоположение электромагнитных величин во всей совокупности физических величин: механических,тепловых и прочих. Привести структуру размерностного деления электромагнитных ФВ наотдельные системные группы. Дать общую характеристику каждой из групп.Задание 2.
Для каждой из групп электромагнитных величин (см. приложение 1) привести в табличной форме несколько величин (не менее 3-х в каждой группе), указав в системе9СИ их единицы измерения, размерности и определяющие уравнения связи. В той же таблицепривести аналогичные данные в LT – системе размерностей (используется вариант размерности электрического заряда – L3T-1), определив при этом дополнительный размерностный коэффициент, на который различаются размерности физических величин.Задание 3. Используя учебный файл «ЭЛЕКТРО-показ.lts» компьютерной программыпознакомиться с порядком размещения и визуального выделения физических величин в системных элементах, а так же с примерами визуализации (выделенным параллелограммом ивыделенной линией) природных закономерностей.По результатам выполнения задания сделать вывод о возможной классификации природных закономерностей, иллюстрируемых с помощью программы.Задание 4.
Используя учебный файл компьютерной программы «ЭЛЕКТРОучебный.lts» найти, отобразить и запомнить в виде своих файлов (через программу Paint иклавишу Print Scrn) системную визуализацию на экране компьютера следующих пяти закономерностей (вариант дается преподавателем при выполнении работы):Вариант А:1) Определяющее уравнение связи для электрического потенциала;2) Определяющее уравнение связи для магнитного потока;3) Энергия заряженной емкости (выражение через напряжение);4) Сила Ампера;5) Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.Вариант Б:1) Определяющее уравнение связи для напряженности электрического поля;2) Определяющее уравнение связи для магнитной индукции;3) Энергия катушки индуктивности с током (выражение с участием силы тока);4) Закон Кулона;5) Работа по перемещению заряда в электрическом поле.Вариант В:1) Определяющее уравнение связи для напряженности магнитного поля;2) Определяющее уравнение связи для поляризованности диэлектрика;3) Мощность в цепи постоянного тока;4) Сила Лоренца;5) Плотность энергии электрического поля.Вариант Г:1) Определяющее уравнение связи для намагниченности магнетика;2) Определяющее уравнение связи для магнитного векторного потенциала;103) Энергия заряженной емкости (выражение через заряд на емкости);4) Вращательный момент, действующий на контур с током в магнитном поле;5) Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.Вариант Д:1) Определяющее уравнение связи для силы электрического тока;2) Определяющее уравнение связи для плотности потока электромагнитного поля (векторПойнтинга);3) Энергия заряженной емкости (выражение через заряд и емкость);4) Вращательный момент, действующий на электрический диполь в электрическом поле;5) Закон Ома в дифференциальной форме.Два изображения из пяти скопировать на свой флэш-носитель информации, распечатать и приложить к отчету по лабораторной работе.Задание 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
