Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу “физические основы получения информации” Часть (стр. 4 из 6)
 |
. (10) Искомое значение индукции В постоянного магнитного поля, создаваемого постоянным током I1 , отличается от значения индукции B* переменного магнитного поля, создаваемого переменным током I1*, во столько раз, во сколько отличаются токи:
. (11)Отсюда определяется значение В, а далее по формуле (6) значение Мв . Погрешность результата электромеханического преобразования оценивается аналогично предыдущему случаю.
7. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
7.1. Название работы.
7.2. Цель работы.
7.3. Программа работы.
7.4. Схемы экспериментальных установок.
7.5. Основные соотношения, примеры расчетов.
7.6. Результаты экспериментов и расчетов, оформленные в виде таблиц.
7.7. Графики зависимостей.
7.8. Выводы.
8. ЛИТЕРАТУРА
8.1. Савельев И.В. Курс общей физики, том 2. Электричество. М. : Наука, 1973. - 432 с.
8.2. Электрические измерения. Под ред. Е.Г. Шрамкова. Учебное пособие для втузов. М. : Высшая школа, 1972. - 520 с.
8.3. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей. Справочная книга. - 3-е изд. Л. : Энергоатомиздат, 1986. - 488 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
² ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ В ТЕПЛОВЫХ ПОЛЯХ²
3. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
Основным уравнением измерительных преобразований в тепловых полях является уравнение теплового баланса, согласно которому подводимое к объекту количество теплоты Qвн равно сумме количества теплоты Qр, отдаваемой им в среду, и количества теплоты Qс, идущей на изменение его теплосодержания:
Qвн = Qр + Qс . (1)
Количество отдаваемой в единицу времени теплоты qр (полный тепловой поток теплоотдачи) равно сумме тепловых потоков теплопроводности qт, конвекции qк и излучения qл:
qр = qт + qк + qл . (2)
Теплообмен посредством теплопроводности происходит путем взаимодействия частиц, находящихся в непосредственном соприкосновении друг с другом и имеющих различную температуру. Тепловой поток теплопроводности в некотором объекте, создаваемый разностью температур Dq, определяется зависимостью:
qт = gт Dq , (3)
где gт - теплопроводность объекта.
По аналогии с электрической проводимостью тепловая проводимость стержня длиной l и сечением S может быть определена как
gт = l 
, (4)
где l - коэффициент теплопроводности.
Коэффициент теплопроводности зависит от природы и физического состояния вещества. Теплопроводность твердых тел в большинстве случаев обусловлена двумя механизмами: движением электронов проводимости (доминирует в металлах) и тепловыми колебаниями атомов решетки (определяет теплопроводность неметаллов). Соответственно теплопроводность металлов пропорциональна их электрической проводимости.
Теплообмен посредством конвекции осуществляется за счет перемещения материальных частиц, имеющих разную температуру. Тепловой поток конвекции равен:
qк = gк Dq = aкSп Dq, (5)
где gк - проводимость теплоотдачи путем конвекции;
Dq - разность температур окружающей среды и тела;
aк - коэффициент конвективного теплообмена;
Sп - площадь поверхности тела.
Коэффициент конвективного теплообмена зависит от размеров тела, формы поверхности, теплопроводности и вязкости взаимодействующей с телом среды, но главным образом от скорости V взаимного перемещения тела и среды. Можно ориентировочно принять, что aк пропорционален V 0,4.
Сущность теплообмена посредством излучения заключается в излучении телом электромагнитных волн определенной длины. Тепловой поток излучения системы двух тел
qл = gл Dq = aл S12 Dq, (6)
где gл- проводимость теплоотдачи путем излучения ;
Dq - разность температур двух тел;
aл - коэффициент теплообмена излучением;
S12 - взаимная поверхность излучения тел.
Коэффициент теплообмена излучением зависит от формы, взаиморасположения, температуры взаимодействующих тел, от состояния и цвета их поверхностей. Взаимная поверхность излучения двух плоскопараллельных тел, квадрат расстояния между которыми меньше площадей их поверхностей, равна площади поверхности меньшего тела, обращенной к другому телу.
Тепловой поток изменения внутренней энергии (теплосодержания тела) описывается выражением:
qс =
, (7)где c, m, q - теплоемкость, масса, температура тела.
Наличие теплового потока qс обуславливает инерционность изменения температуры тела при изменении температуры окружающей среды или теплового потока qвн, подводимого к телу. Если в момент времени t = 0 существовала разность Dqо температуры тела qт и температуры окружающей среды qс, то при отсутствии qвн и постоянстве qс уравнивание температур qт и qс происходит по апериодическому закону:
qт = qс + Dqоe - t /t, (8)
где t - показатель тепловой инерции (постоянная времени апериодического процесса).
Величина t является функцией параметров тела и окружающей среды:
t =
, (9)здесь gå - полная тепловая проводимость окружающей среды.
Следует отметить, что начальный участок реального теплового процесса, называемый дорегулярным режимом, отличается от описываемого уравнением (8), что обусловлено перераспределением температур в толще самого тела. В нашем же случае будем считать, что весь тепловой переходный процесс протекает в регулярном режиме и описывается уравнением (8).
2. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
2.1. Какие тепловые потоки определяют энергетический баланс подводимой к объекту и расходуемой тепловой энергии?
2.2. В чем заключается физическая сущность теплообмена посредством теплопроводности, конвекции, лучеиспускания?
2.3. В чем заключается физическая сущность изменения теплосодержания тела?
2.4. Почему теплопроводность металлов пропорциональна их электрической проводимости?
2.5. Какие свойства окружающей среды влияют на инерционность изменения температуры тела при скачкообразном изменении температуры окружающей среды?
2.6. Зависит ли длительность теплового переходного процесса от начальной разности температур тела и окружающей среды?
3. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
Ознакомиться с физическими основами измерительных преобразований в тепловых полях, вариантами их практической реализации. Экспериментально оценить для разных условий значения тепловых проводимостей посредством теплопроводности, конвекции, лучеиспускания, а также значения показателей тепловой инерции. Экспериментально определить зависимость этих величин от свойств объекта и окружающей среды.
4. ПРОГРАММА РАБОТЫ.
4.1. Определить экспериментально значения теплопроводности и коэффициента теплопроводности образцов из различных металлов.
4.2. Определить экспериментально зависимость проводимости теплоотдачи путем конвекции от скорости воздушного потока.
4.3. Сравнить экспериментально значения проводимости теплоотдачи путем лучеиспускания для объектов с разным цветом поверхности.
4.4. Определить экспериментально значения показателя тепловой инерции системы тело - окружающая среда для разных значений скорости движения среды.