upd

course2/sem3/labs/lab3.07/archive/report.typ

@@ -0,0 +1,181 @@
+#set page(footer: context {
+  if counter(page).get().first() > 1 [
+    #align(left)[
+      #counter(page).display("1")
+    ]
+  ]
+})
+
+#table(stroke: none, fill: none, columns: 2, gutter: 70pt)[#text(size: 0.7em)[#align(bottom)[#align(center)[*Университет ИТМО \ Физико-технический мегафакультет \ Физический факультет*]]]][#image("assets/1.svg")]
+
+#line(length: 100%)
+
+#align(center)[
+  #table(stroke: none, fill: none, columns: 2, column-gutter: 50pt)[
+    #align(left)[Группа: _К3221_]
+  ][
+    #align(left)[К работе допущен: ]
+  ][
+    #align(left)[Студент: _Дощенников Никита_]
+  ][
+    #align(left)[Работа выполнена: ]
+  ][
+    #align(left)[Преподаватель: _Попов Антон Сергеевич_]
+  ][
+    #align(left)[Отчет принят: ]
+  ]
+]
+
+#align(center)[= Рабочий протокол и отчет по \ лабораторной работе №3.07]
+
+#line(length: 100%)
+#line(length: 100%)
+
+=== 1. Цель работы.
+
+1. Измерение зависимости магнитной индукции в ферромагнетике от напряженности магнитного поля $B = B(H)$
+2. Определение по предельной петле гистерезиса индукции насыщения, остаточной индукции и коэрцитивной силы
+3. Получение зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля $mu = mu(H)$ и оценка максимального значения величины магнитной проницаемости 
+4. Расчет мощности потерь энергии в ферромагнетике в процессе его перемагничивания 
+
+=== 2. Задачи, решаемые при выполнении работы 
+
+1. Построить зависимость $B(H)$.
+2. Определить параметры петли гистерезиса: индукцию насыщения, остаточную индукцию, коэрцитивную силу.
+3. Найти $mu(H)$, максимальное $mu$.
+4. Рассчитать потери энергии при перемегничивании.
+
+=== 3. Рабочие формулы и исходные данные.
+
+#align(center)[
+  #figure(
+    table(columns: 2, inset: 10pt)[*Формула*][*Пояснение*][$alpha = frac(N_1, L R_1)$][коэффициент $alpha$][$beta = frac(R_2 dot C_1, S dot N_2)$][коэффициент $beta$][$mu = frac(B, mu_0 H)$][магнитная проницаемость][$chi = K_x K_y frac(N_1 R_2 C_1, N_2 R_1) f$][коэффициент $chi$][$B = beta K_y Y$][остаточная индукция][$H = alpha K_x X$][коэрцитивная сила][$P = chi dot S_"пг"$][средняя мощность, расходуемая на перемагничивание образца],
+    supplement: [Табл.],
+    caption: [Основные формулы]
+  ) <table1>
+]
+
+=== 4. Схема установки.
+
+#align(center)[
+  #figure(
+    table(columns: 2)[*Параметр*][*Значение*][$R_1$][$68 "Ом"$][$R_2$][$470 "кОм"$][$C_1$][$0.47 "мкФ"$],
+    supplement: [Табл.],
+    caption: [Параметры установки]
+  ) <table2>
+]
+
+#align(center)[
+  #figure(
+    table(columns: 2)[*Параметр*][*Значение*][$S$][$0.64 "см"^2$][$L$][$7.8 "см"$][$N_1$][$1665 "вит"$][$N_2$][$970 "вит"$],
+    supplement: [Табл.],
+    caption: [Параметры трансформатора]
+  ) <table3>
+]
+
+=== 5. Результаты прямых измерений и их обработки
+
+Для первого образца $K_x = 0.2 "В/дел"$, $K_y = 0.05 "В/дел"$.
+
+#align(center)[
+  #figure(
+    table(columns: 4)[$X_c, "дел"$][$Y_r, "дел"$][$H_c, "A/м"$][$B_r, "Тл"$][$0.5$][$1.7$][$31.49$][$0.303$],
+    supplement: [Табл.],
+    caption: [Результат расчетов]
+  ) <table4>
+]
+
+#align(center)[
+  #figure(
+    table(columns: 5)[$X_m, "дел"$][$Y_m, "дел"$][$H_m, "А/м"$][$B_m, "Тл"$][$mu_m$][$4.1$][$3.9$][$258.23$][$0.694$][$2138.67$],
+    supplement: [Табл.],
+    caption: [Результаты расчетов]
+  ) <table5>
+]
+
+#align(center)[
+  #figure(
+    table(columns: 8, inset: 7pt)[$U, "B"$][$X, "дел"$][$K_x, "В/дел"$][$H, "А/м"$][$Y, "дел"$][$K_y, "В/дел"$][$B, "Тл"$][$mu$][20][3.9][0.2][245.63][4.1][0.05][0.73][2365.56][19][3.3][0.2][207.84][4.1][0.05][0.73][2795.66][18][3.1][0.2][195.24][3.9][0.05][0.69][2830.85][17][2.9][0.2][182.65][3.7][0.05][0.66][2870.90][16][2.7][0.2][170.05][3.5][0.05][0.62][2916.88][15][2.3][0.2][144.86][3.3][0.05][0.59][3228.49][14][2.1][0.2][132.26][3.1][0.05][0.55][3321.67][13][3.8][0.1][119.67][2.9][0.05][0.52][3434.46][12][3.3][0.1][103.92][2.7][0.05][0.48][3682.08][11][2.9][0.1][91.32][2.5][0.05][0.45][3879.59][10][2.7][0.1][85.03][2.3][0.05][0.41][3833.61][9][2.3][0.1][72.43][2.1][0.05][0.37][4108.99][8][2.1][0.1][66.13][1.9][0.05][0.34][4071.72][7][3.5][0.05][55.11][1.7][0.05][0.30][4371.74][6][3.3][0.05][51.96][3.5][0.02][0.25][3818.46][5][3.0][0.05][47.24][2.9][0.02][0.21][3480.25],
+    supplement: [Табл.],
+    caption: [Результаты прямых измерений и расчетов]
+  ) <table6>
+]
+
+=== 6. Расчет результатов косвенных измерений.
+
+Расчет коэффициента $alpha$:
+
+$
+alpha eq frac(N_1, L R_1) eq frac(1665, 0.078 dot 68) eq 314.91 frac(1, "м" dot "Ом")
+$
+
+Расчет коэффициента $beta$:
+
+$
+beta eq frac(R_2 dot C_1, S N_2) eq frac(470000 dot 0.47 dot 10^(-6), 970 dot 0.64 dot 10^(-4)) eq 3.56 frac("Ом" dot "Ф", "м"^2)
+$
+
+Расчет коэрцитивной силы $H_c$:
+
+$
+H_c eq alpha K_x X_c eq 314.91 dot 0.2 dot 0.5 eq 31.49 "А/м"
+$
+
+Расчет остаточной индукции $B_r$:
+
+$
+B_r eq beta K_y Y_r eq 3.56 dot 0.05 dot 1.7 eq 0.303 "Тл"
+$
+
+Расчет магнитной проницаемости $mu$:
+
+$
+mu_m eq frac(B_m, mu_0 H_m) eq frac(beta K_y Y, mu_0 alpha K_x X) eq frac(0.694, 4 pi dot 10^(-7) dot 258.23) eq 2138.67
+$
+
+Расчет коэффициента $chi$:
+
+$
+chi eq K_x K_y frac(N_1 R_2 C_1, N_2 R_1) f eq 0.2 dot 0.05 dot frac(1665 dot 4.7 dot 10^5 dot 0.47 dot 10^(-6), 970 dot 68) dot 30 eq 16.73 dot 10^(-4) "Дж/с"
+$
+
+где $f$ - частота сигнала, подаваемого на первичную обмотку трансформатора.
+
+Площадь петли: $S_"пг" approx 8 "дел"^2$
+
+Расчет средней мощности $P$, расходуемой на перемагничивание образца: 
+$
+P eq chi dot S_"пг" eq 16.73 dot 10^(-4) dot 8 eq 13.38 "мВт"
+$
+
+Максимальное значение проницаемости $mu_max eq 4371.74$, напряженности поля, при которой она наблюдается равно $H eq 55.11 "А/м"$.
+
+=== 7. Графики
+
+#align(center)[
+  #figure(
+    image("assets/b(h).png"),
+    supplement: [Рис.],
+    caption: [Зависимость $B(H)$ - кривая начального намагничивания]
+  ) <image1>
+]
+
+
+#align(center)[
+  #figure(
+    image("assets/mu(h).png"),
+    supplement: [Рис.],
+    caption: [Зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля - $mu(H)$]
+  ) <image2>
+]
+
+
+=== 8. Окончательные результаты и выводы.
+
+- $H_m eq 258.23 "А/м"$ - коэрцитивная сила
+- $B_m eq 0.694 "Тл"$ - остаточная индукция 
+- $mu_m eq 2138.67$ - магнитная проницаемость 
+- $P eq 13.38 "мВт"$ - средняя мощность, расходуемая на перемагничивание образца
+- $mu_max eq 4371.74$ при $H eq 55.11 "А/м"$
+
+В ходе выполнения лабораторной работы были определены коэрцитивная сила, остаточная индукция и магнитная проницаемость, а также построены графики зависимостей $B_m eq B_m(H_m)$ и $mu eq mu(H_m)$. Помимо этого, были рассчитаны потери мощности на перемагничивание ферромагнетика и максимальное значение магнитной проницаемости.

course2/sem3/labs/lab3.07/archive/scripts/archive/main.py

@@ -0,0 +1,64 @@
+import matplotlib.pyplot as plt
+
+
+def get_points_csv(column: int) -> list[int]:
+
+    with open(file="points.csv", mode="r") as points:
+        res: list[int] = []
+
+        for line in points:
+            row = line.split()
+            try:
+                res.append(row[column - 1])
+            except Exception as e:
+                print("something went wrong")
+                raise e
+
+        return res[::-1]
+
+
+def get_plot(
+    columns: list[int], label: str, xlabel: str, ylabel: str, filename: str, title: str
+) -> None:
+    x = get_points_csv(column=columns[0])
+    y = get_points_csv(column=columns[1])
+
+    print(f"x: {x}")
+    print(f"y: {y}")
+
+    plt.plot(x, y, label=label, marker="o", markersize=6)
+
+    plt.xlabel(xlabel)
+    plt.ylabel(ylabel)
+    plt.xticks(rotation=45, fontsize=8)
+    plt.yticks(fontsize=8)
+
+    plt.title(title)
+    plt.legend()
+
+    plt.savefig(f"../assets/{filename}.png", bbox_inches="tight", dpi=300)
+    plt.clf()
+
+
+def main() -> None:
+    get_plot(
+        columns=[4, 7],
+        label="B(H)",
+        xlabel="H, А/м",
+        ylabel="B, Тл",
+        filename="b(h)",
+        title="Кривая начального намагничивания",
+    )
+
+    get_plot(
+        columns=[4, 8],
+        label="mu(H)",
+        xlabel="H, А/м",
+        ylabel="mu",
+        filename="mu(h)",
+        title="Зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля",
+    )
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    main()

course2/sem3/labs/lab3.07/archive/scripts/archive/points.csv

@@ -0,0 +1,16 @@
+20 3.9 0.2 245.63 4.1 0.05 0.73 2365.56
+19 3.3 0.2 207.84 4.1 0.05 0.73 2795.66
+18 3.1 0.2 195.24 3.9 0.05 0.69 2830.85
+17 2.9 0.2 182.65 3.7 0.05 0.66 2870.90
+16 2.7 0.2 170.05 3.5 0.05 0.62 2916.88
+15 2.3 0.2 144.86 3.3 0.05 0.59 3228.49
+14 2.1 0.2 132.26 3.1 0.05 0.55 3321.67
+13 3.8 0.1 119.67 2.9 0.05 0.52 3434.46
+12 3.3 0.1 103.92 2.7 0.05 0.48 3682.08
+11 2.9 0.1 91.32 2.5 0.05 0.45 3879.59
+10 2.7 0.1 85.03 2.3 0.05 0.41 3833.61
+9 2.3 0.1 72.43 2.1 0.05 0.37 4108.99
+8 2.1 0.1 66.13 1.9 0.05 0.34 4071.72
+7 3.5 0.05 55.11 1.7 0.05 0.30 4371.74
+6 3.3 0.05 51.96 3.5 0.02 0.25 3818.46
+5 3.0 0.05 47.24 2.9 0.02 0.21 3480.25

course2/sem3/labs/lab3.07/archive/scripts/main.py

@@ -0,0 +1,46 @@
+# from caas_jupyter_tools import display_dataframe_to_user
+import pandas as pd
+import matplotlib.pyplot as plt
+
+exp_data = [
+    {"U":20,"X":3.9,"Kx":0.2,"H":245.63,"Y":4.1,"Ky":0.05,"B":0.73,"mu":2365.56},
+    {"U":19,"X":3.3,"Kx":0.2,"H":207.84,"Y":4.1,"Ky":0.05,"B":0.73,"mu":2795.66},
+    {"U":18,"X":3.1,"Kx":0.2,"H":195.24,"Y":3.9,"Ky":0.05,"B":0.69,"mu":2830.85},
+    {"U":17,"X":2.9,"Kx":0.2,"H":182.65,"Y":3.7,"Ky":0.05,"B":0.66,"mu":2870.90},
+    {"U":16,"X":2.7,"Kx":0.2,"H":170.05,"Y":3.5,"Ky":0.05,"B":0.62,"mu":2916.88},
+    {"U":15,"X":2.3,"Kx":0.2,"H":144.86,"Y":3.3,"Ky":0.05,"B":0.59,"mu":3228.49},
+    {"U":14,"X":2.1,"Kx":0.2,"H":132.26,"Y":3.1,"Ky":0.05,"B":0.55,"mu":3321.67},
+    {"U":13,"X":3.8,"Kx":0.1,"H":119.67,"Y":2.9,"Ky":0.05,"B":0.52,"mu":3434.46},
+    {"U":12,"X":3.3,"Kx":0.1,"H":103.92,"Y":2.7,"Ky":0.05,"B":0.48,"mu":3682.08},
+    {"U":11,"X":2.9,"Kx":0.1,"H":91.32,"Y":2.5,"Ky":0.05,"B":0.45,"mu":3879.59},
+    {"U":10,"X":2.7,"Kx":0.1,"H":85.03,"Y":2.3,"Ky":0.05,"B":0.41,"mu":3833.61},
+    {"U":9,"X":2.3,"Kx":0.1,"H":72.43,"Y":2.1,"Ky":0.05,"B":0.37,"mu":4108.99},
+    {"U":8,"X":2.1,"Kx":0.1,"H":66.13,"Y":1.9,"Ky":0.05,"B":0.34,"mu":4071.72},
+    {"U":7,"X":3.5,"Kx":0.05,"H":55.11,"Y":1.7,"Ky":0.05,"B":0.30,"mu":4371.74},
+    {"U":6,"X":3.3,"Kx":0.05,"H":51.96,"Y":3.5,"Ky":0.02,"B":0.25,"mu":3818.46},
+    {"U":5,"X":3.0,"Kx":0.05,"H":47.24,"Y":2.9,"Ky":0.02,"B":0.21,"mu":3480.25}
+]
+
+df = pd.DataFrame(exp_data)
+print(df[["U","H","B","mu"]])
+
+plt.figure(figsize=(8,5))
+plt.plot(df["H"], df["B"], marker='o')
+plt.xlabel("H, A/m")
+plt.ylabel("B, T")
+plt.title("Кривая начального намагничивания B = B(H)")
+plt.grid(True)
+plt.tight_layout()
+plt.savefig("1.png", bbox_inches="tight", dpi=300)
+plt.show()
+
+plt.figure(figsize=(8,5))
+plt.plot(df["H"], df["mu"], marker='o')
+plt.xlabel("H, A/m")
+plt.ylabel("μ")
+plt.title("Зависимость магнитной проницаемости μ = μ(H)")
+plt.grid(True)
+plt.tight_layout()
+plt.savefig("2.png", bbox_inches="tight", dpi=300)
+plt.show()
+