style="font-size:15px;"> L – длина спирали.
4.2. Для кольцевой спирали с прямым током:
B = (μ₀ * I * R²) / (2 * (R² + z²) ^ (3/2)),
где:
B – сила магнитного поля,
μ₀ – магнитная постоянная,
I – сила тока в спирали,
R – радиус спирали,
z – расстояние от центра спирали до точки, в которой измеряется поле.
4.3. Для кольцевой спирали с возвращающими противотоками:
B = (μ₀ * I * (r₁ – r₂) / 2 * h * cos (α) * sin (β)),
где:
B – сила магнитного поля,
μ₀ – магнитная постоянная,
I – сила тока в спирали, r₁ – внешний радиус спирали,
r₂ – внутренний радиус спирали,
h – высота спирали,
α – угол относительно горизонтали,
β – угол относительно вертикали.
Расчет силы магнитного поля позволяет определить необходимую силу, которую должен создавать электромагнит, чтобы противодействовать силе тяжести объекта и обеспечить стабильное положение или невесомость объекта в системе электромагнитного левитатора. Это важный параметр при проектировании и оптимизации системы, чтобы обеспечить требуемые условия и эффективность работы левитатора.
5. Расчет мощности:
Для расчета общей мощности системы электромагнитного левитатора необходимо учесть несколько факторов, включая мощность источника тока и дополнительные потери энергии в системе:
5.1. Мощность источника тока: Для расчета мощности источника тока в электромагнитном левитаторе можно использовать данную формулу:
P = (mgr) / (2πNμr³B²),
где:
P – мощность источника тока,
m – масса объекта,
g – гравитационное ускорение,
r – радиус спирали,
N – количество витков на спирали,
μ – магнитная проницаемость,
B – сила магнитного поля.
Эта формула позволяет определить необходимую мощность источника тока для поддержания требуемого уровня силы магнитного поля, которое сопротивляется силе тяжести объекта и обеспечивает его невесомость или стабильное положение в системе электромагнитного левитатора.
Расчет мощности источника тока позволяет выбрать источник питания, который может обеспечить достаточную энергию для создания требуемого магнитного поля и успешного функционирования электромагнитного левитатора.
5.2. Сопротивление: В системе электромагнитного левитатора сопротивление проводников и самой спирали электромагнита может приводить к потерям энергии в виде тепла. Эти потери могут оказывать влияние на общую мощность системы и эффективность работы.
Сопротивление (R) элементов проводников и спирали может быть учтено с помощью закона Ома:
P_loss = I²R,
где:
P_loss – потери мощности из-за сопротивления,
