Εικόνα σε υψηλότερη ανάλυση(Αρχείο SVG, ονομαστικό μέγεθος 720 × 540 εικονοστοιχεία, μέγεθος αρχείου: 81 KB)

Σύνοψη

Περιγραφή
English: Exactly computed force between two axially aligned identical cylindrical bar-magnets vs. distance between the magnet centers. Various graphs are shown for different lengths L of the magnets. The force is given in units of where M is the magnetization and R the radius. Both scales are logarithmic as the force becomes very small for larger distance. At large distances the force is well approximated by a dipole force .
Ημερομηνία
Πηγή Έργο αυτού που το ανεβάζει
Δημιουργός Geek3
άλλες εκδόσεις Cylindrical-magnet-force-diagram-approx loglog.svg version with approximations
SVG ανάπτυξη
InfoField
 
Ο πηγαίος κώδικας αυτού του SVG είναι έγκυρος.
 
Αυτή η διανυσματική εικόνα δημιουργήθηκε με Matplotlib
Πηγαίος κώδικας
InfoField

Python code

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf8 -*-


import numpy as np
import scipy.special as sp
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl
from math import *

mpl.style.use("classic")


# fix elliptic integrals for negative argument in case of old scipy version
if sp.ellipe(-1) > 0:
    E = sp.ellipe
    K = sp.ellipk
else:
    def E(m):
        if m >= 0.:
            return sp.ellipe(m)
        else:
            return sp.ellipe(-m / (1. - m)) * sqrt(1. - m)
    
    def K(m):
        if m >= 0.:
            return sp.ellipk(m)
        else:
            return sp.ellipk(-m / (1. - m)) / sqrt(1. - m)


def force_between_disks(z):
    '''
    Exact formula for the force between two homogeneously charged round disks
    aligned on their axis of symmetry.
    z is the distance relative to the disk radius.
    The force is returned in units of Q^2 / (4 epsilon_0 R^2)
    in case of an electric charge Q on each disk.
    The solution requires elliptical integrals
    '''
    if z == 0.:
        return pi/2
    return pi/2 + 0.5 * (z**2 * E(-4./z**2) - (4+z**2) * K(-4./z**2))


def force_between_magnets(z, R, L):
    '''
    Exact formula for the force between two axially aligned identical
    cylindrical magnets, as long as they are homogeneously magnetized.
    '''
    zR = z / R
    F = force_between_disks(zR)
    F -= 2 * force_between_disks(zR + L / R)
    F += force_between_disks(zR + 2*L / R)
    return F


def force_between_magnets_approx(z, L):
    '''
    Asymptotic formula for the force between two axially aligned identical
    cylindrical magnets for the case z >> R, assuming magnetic point charges
    '''
    F = 1. / z**2
    F -= 2. / (z + L)**2
    F += 1. / (z + 2*L)**2
    F *= pi / 4
    return F


def dipole_force(z, m1, m2):
    '''
    Axial force between axially aligned dipoles with magnetic moments m1,m2
    z: axial distance
    Assume mu0=1
    '''
    F = 3. * m1 * m2 / (2. * pi * z**4)
    return F


mpl.style.use('classic')
mpl.rcParams['font.sans-serif'] = 'DejaVu Sans'
mpl.rc('mathtext', default='regular')
mpl.rc('lines', linewidth=2.4)

colors = ['#0000ff', '#00aa00', '#ff0000', '#ee9900', '#cccc00']
L = [('8R', 8.), ('4R', 4.), ('2R', 2.), ('R', 1.), ('R/2', 0.5)]
dash = [6.8, 2.4]
dot = [2.4, 5.8]
plt.figure()
z0, z1 = 0.4, 100
for i in range(len(L)):
    f = lambda z: force_between_magnets(z-L[i][1], 1., L[i][1])
    zspace = np.logspace(log10(max(z0, L[i][1])), log10(z1), 5001)
    plt.plot(zspace, [f(z) for z in zspace], '-',
         color=colors[i], label=r'L = ' + L[i][0], zorder=-i-len(L))
    plt.plot(L[i][1], f(L[i][1]), 'o', color=colors[i], mew=1.2, zorder=-i)

plt.xlabel('z / R')
plt.ylabel(r'$F\ [\mu_0M^2R^2]$')
plt.title('Force between two cylindrical magnets with magnetization M,\nlength L, radius R and axial center-of-mass distance z')
plt.gca().set_xscale('log')
plt.gca().set_yscale('log')
plt.legend(loc='upper right')
plt.xlim(z0, z1)
plt.ylim(1e-6, 1e1)
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.savefig('Cylindrical-magnet-force-diagram_loglog.svg')

Αδειοδότηση

Εγώ, ο κάτοχος των πνευματικών δικαιωμάτων αυτού του έργου, το δημοσιεύω δια του παρόντος υπό την εξής άδεια χρήσης:
w:el:Creative Commons
αναφορά προέλευσης παρόμοια διανομή
Είστε ελεύθερος:
  • να μοιραστείτε – να αντιγράψετε, διανέμετε και να μεταδώσετε το έργο
  • να διασκευάσετε – να τροποποιήσετε το έργο
Υπό τις ακόλουθες προϋποθέσεις:
  • αναφορά προέλευσης – Θα πρέπει να κάνετε κατάλληλη αναφορά, να παρέχετε σύνδεσμο για την άδεια και να επισημάνετε εάν έγιναν αλλαγές. Μπορείτε να το κάνετε με οποιοδήποτε αιτιολογήσιμο λόγο, χωρίς όμως να εννοείται με οποιονδήποτε τρόπο ότι εγκρίνουν εσάς ή τη χρήση του έργου από εσάς.
  • παρόμοια διανομή – Εάν αλλάξετε, τροποποιήσετε ή δημιουργήσετε πάνω στο έργο αυτό, μπορείτε να διανείμετε αυτό που θα προκύψει μόνο υπό τους όρους της ίδιας ή συμβατής άδειας με το πρωτότυπο.

Λεζάντες

Δεν ορίστηκε λεζάντα

Items portrayed in this file

απεικονίζει

checksum Αγγλικά

dd80b0ca366545b6c4fc8d25ea1935fce54e8554

data size Αγγλικά

82.644 Byte

540 εικονοστοιχείο

720 εικονοστοιχείο

Ιστορικό αρχείου

Κλικάρετε σε μια ημερομηνία/ώρα για να δείτε το αρχείο όπως εμφανιζόταν εκείνη τη στιγμή.

Ώρα/Ημερομ.ΜικρογραφίαΔιαστάσειςΧρήστηςΣχόλια
τελευταία14:56, 23 Μαρτίου 2021Μικρογραφία για την έκδοση της 14:56, 23 Μαρτίου 2021720 × 540 (81 KB)Geek3unit must contain R^2
13:25, 31 Μαρτίου 2019Μικρογραφία για την έκδοση της 13:25, 31 Μαρτίου 2019720 × 540 (84 KB)Geek3User created page with UploadWizard

Τα παρακάτω λήμματα συνδέουν σε αυτό το αρχείο:

Καθολική χρήση αρχείου

Τα ακόλουθα άλλα wiki χρησιμοποιούν αυτό το αρχείο:

Μεταδεδομένα