(۱-۵۹- ب)

(۱-۵۹- ج)

نتایج مهم :
تمام نتایجی که درباره میدان تولیدی توسط دو حلقه A و B گرفتیم در مورد دو حلقه C و D نیز صادق است با این تفاوت که به دلیل تغییر محور مرکزی جفت حلقه ها ، مؤلفه تولیدی آنها نیز تغییر می کند . به عبارتی مؤلفه میدان در راستای محور Z مهمترین محصول جفت حلقه A و B بود در حالیکه مؤلفه میدان در راستای Y مهمترین محصول جفت حلقه C و D خواهد بود .

میدان تولیدی توسط دوجفت حلقه

با جمع کردن روابط ۴-۵۹ و ۴-۴۷ می توان به روابطی رسید که می توانند بزرگی تک تک مؤلفه های میدان تولیدی را در هر نقطه ای از فضای بین حلقه ها در زمانی که دو حلقه به برق وصل شده اند ؛ حساب کنند .
در بخشهایی که به گزارش و ارائه نتایج آزمایشات اختصاص داده شده است ؛ نمودارهایی از تغییرات بزرگی مؤلفه های میدان مغناطیسی تولیدی توسط جفت حلقه ها در صفحه XY در زمانی که در هر دو جفت حلقه جریان برقرار است ، ارائه شده است . با بهره گرفتن از مجموع روابط ۴-۵۹ و ۴-۴۷ و وارد کردن مقدار متغیرها بر اساس اندازه پارامترهای ” شبیه ساز میدان مغناطیسی ” و بزرگی جریانهای اعمال شده در زمان آزمایش در حلقه ها ؛ می توان به صحت نتایج ذکرشده رسید .
نکته مهم :
مجموع روابط ۴-۵۹ و ۴-۴۷ توانایی دارند که با داشتن موقعیت هر نقطه در فضای اطراف پیچه ها ، شعاع پیچه های هلمهوتز و نیز شدت جریان گذرا از پیچه ها مؤلفه های میدان تولیدی در هر نقطه و نیز بزرگی میدان مغناطیسی در آن نقطه و حتی زاویه میدان با هر کدام از صفحات مختصاتی را حساب کنند . اما در مورد دو پیچه در مقابل هم نکته ای باقی می ماند و آن اینکه باید میزان شدت جریان واقعی گذرا از پیچه ها را در روابط بالا وارد کرد ( در محدوده ای بسیار کوتاه بعد از زمان استارت جریان و نیز محدوده ای بسیار کوتاه بعد از قطع جریان دو پدیده خود القایی و القاء متقابل بر پیچه ها حاکم می شود ) و در این راستا باید توجه داشت که پدیده های القاء متقابل پیچه ها و پدیده خود القایی باید در نظر گرفته شوند . بدین منظور پس از بحث تغییرات میدان درراستای عمود بر محور واصل حلقه ها به بررسی و تحلیل شرایط وقوع پدیده های القاء متقابل و خودالقایی خواهیم پرداخت .

القاء و القاء متقابل

برای توضیح پدیده های القاء و القاء متقابل در پیچه های هلمهولتز ، در این بخش ابتدا مفاهیم پایه ای القاء را توضیح داده و مورد بررسی قرار می دهیم . این مباحث عبارتند از : شار میدان مغناطیسی ، اصل القاء ، نیروی محرکه الکتریکی ، قانون القاء فارادی و قانون لنز . در ادامه دو پدیده القاء و القاء متقابل را بالاخص مورد بررسی قرار داده و با بهره گرفتن از مفاهیم اولیه توضیح داده شده ، روابط آنها را استخراج می کنیم . در نهایت نیز تمام موارد فوق را جمع بندی کرده و تأثیر و نقش آنها را در مورد حلقه های هلمهولتز مورد بررسی قرار می دهیم .

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

بیان مسئله القاء و به عبارتی ضرورت بحث اخیر از آن جهت است که ؛ پدیده القاء زمانی خود را نشان می دهد که شدت جریان گذرا از مداری در زمانی بسیار کوتاه تغییر کند خواه این تغییر در جهت افزایش و یا کاهش جریان باشد . در مورد حلقه های مورد بحث ما این پدیده در دو صورت خودنمایی می کند که مستقیماً تابع نوع منبع جریان مورد استفاده است .
اگر از منبع جریان DC به عنوان منبع جریان استفاده شود ، پدیده القاء در لحظه قطع و وصل جریان و آن هم در زمانی بسیار کوتاه ایجاد می شود ( اگر خود را محدود به استفاده از این نوع منابع کنیم اصلاً ضرورتی ندارد که درباره پدیده القاء بحث شود ) .
اما اگر از منبع جریان AC به عنوان منبع جریان الکتریکی استفاده شود و این منبع به صورت مستقیم و بدون مبدل به حلقه ها متصل شود ، چون دائماً شدت جریان در حال تغییر است دائماً شاهد القاء متقابل حلقه ها هستیم که موجب تغییر شدت جریان واقعی گذرا از حلقه ها می شود . در این شرایط لازم است تا معادلات القاء و فرایند القاء نیز وارد بحث شده و معادلات آن ضمیمه روابط بالا شود .
اما سؤالی پیش می آید و آن اینکه برای استفاده از جریان AC چه ضرورتی وجود دارد ؟
در پاسخ به این سؤال باید چنین گفت که در دو حالت باید از جریان AC به عنوان منبع جریان استفاده کرد .
الف : در بعضی از کاربردهای حلقه های هلمهولتز ( عرض شد که این حلقه های هلمهولتز به دلیل تولید میدانی یکنواخت در زمینه های بسیاری مانند دستگاه های MRI ) که نیاز به استفاده از میدانی با بزرگی زیاد است لازم است تا جریانی با آمپراژ بالا از حلقه ها عبور کند و در این شرایط منابع جریان DC نمی توانند پاسخ گو باشند و یا استفاده از آنها صرفه اقتصادی ندارد . در این شرایط از منبع جریان AC استفاده می شود که با بهره گرفتن از مبدلAC به DC به حلقه ها متصل می شود . مشکل آنجا پیش می آید که جریان AC به صورت صددرصدبه DC تبدیل نشده و جریان باز خاصیت متناوب از خود نشان می دهد و بحث القاء هرچند ضعیف پیش می آید .
ب : در بعضی دیگر از موارد استفاده از حلقه های شبیه سازمیدان مغناطیسی مانند تست آنتنها و رادارها و اسیلوسکوپها نیاز است تا میدانی با فرکانس تغییرات تولید شود تا حساسیت دستگاه ها در حال تست مورد سنجش قرار گیرد . در این شرایط باید از جریان AC برای تولید میدان استفاده شود و منبع جریان DC قابل استفاده نیست . در این شرایط نیز بحث القاء به شدت پیش می آید و شدت آن نیز تابع بزرگی جریان مورد نیاز است .
در قسمت اخیر سعی شد تا دلیل ارائه بحث القاء ، شفاف سازی شود هرچند با توجه به کاربرد مورد نظر ما اصلاً ذکر کردن این بحث لازم نبود . اما از آنجا که سعی ما در تدوین پایان نامه مقابل و ساخت نتیجه آن ، باز کردن گره از کار تمام صنایع و آزمایشگاههای نیازمند به شبیه ساز میدان مغناطیسی ( چه در زمینه هوافضا و چه در رشته های دیگر ) و نیز سودآوری بوده است ؛ لازم بود تا بحث القاء نیز مورد بررسی و تدوین قرار گیرد .
در ادامه فصل به معرفی مفاهیم پایه ای بحث القاء و روابط آن خواهیم پرداخت .

شار میدان مغناطیسی :

شار میدان عبارتست از خطوط میدان مغناطیسی گذرا از سطحی خاص که از رابطه ۴-۶۰ تبعیت می کند . واحد شار مغناطیسی تسلا - متر مربع است که وِبِر (W) خوانده می شود . برای محاسبه شار در مراجع اصلی دو رابطه ذکر شده است که اساس انها کاملاً یکسان است . تصاویر۱۹ و ۲۰ گویای روابط مذکورند .

تصویر ۱۹- مفهوم شار با بهره گرفتن از میدان الکتریکی
فرم اول رابطه :

(۴-۶۰)

در رابطه بالا da المان سطح ، B بردار بزرگی میدان در موقعیت المان سطح و n نیز بردار واحد عمود بر سطح در موقعیت المان سطح است . این انتگرال ، انتگرالی است که روی سطح مفروض گرفته می شود .

تصویر ۲۰- مفهوم شاز گذرا از سطحی محصور در فضای میدان
فرم دوم رابطه :

(۴-۶۱)