Denna inlämningsuppgift löses enskilt eller i grupper om två. Redovisning lämnas i Bo Petersons brevfack senast fredag 99-12-03. Eventuella frågor vid problem epostas till bo.peterson@ts.mah.se
Första uppgiften är att skapa ett homogent magnetfält i en ruta 10x10 cm som innehåller luft.
Kopiera mappen G:\Readonly\Drivsyst\Quickfld\ till din egen M:
Starta Quickfield och öppna filen exempel.pbm som du bör hitta i M:\Quickfld
Till vänster ser du uppgiftens problemträd där filnamn på bla geometrifil och materialdatafil visas.
Välj Edit-Geometry model
Det dyker upp en ruta 10 x 10 cm, som har förberetts för den här uppgiften.
Markera rutan genom att klicka i den, och välj Edit-Properties. Döp rutan till luft genom att skriva luft i rutan label.
Markera sedan de fyra kanterna (en i taget), och döp dem på samma sätt till uppe, nere, vänster och höger.
Nu måste materialdata anges för luften. Klicka i problemträdet, och välj sedan Edit-Data. (menyerna visar olika saker beroende på om problemträdet eller gemetrifönstret är aktivt). Data-fönstret bör dyka upp. Dubbelklicka Block Labels. Dubbelklicka sedan luft för att mata in data för luft. Här måste luftens relativa permeabilitet (mr,luft = 1) matas in.
Det homogena magnetfältet alstras utanför luftrutan på något sätt, tex med permanentmagneter eller spolar. Med hjälp av randvillkor kan ett externt alstrat fält skapas. Dubbelklicka Edge labels. Här kan man bla annat ange vektorpotentialen A. En konstant vektorpotential längs en kant innebär att magnetfältet är parallellt med kanten. En vektorpotential som varierar linjärt innebär att magnetfältet är vinkelrätt mot fältet. Ett horisontellt magnetfät får man då genom att sätta vektorpotentialen konstant på kanten uppe och nere, och linjärt ökande till vänster och höger. Dubbelklicka kanterna i tur och ordning och kryssa för Magnetic Potential A = Ao samt ange
| nere | Ao=0+0x+0y | konstant |
| höger och vänster | Ao=0+0x+0.005y | linjärt ökande |
| uppe | Ao=0.0005+0x+0y | konstant |
Nu återstår det bara att skapa ett nät av finita element (mesh) för att beräkna magnetfältet. Växla till geometri-fönstret igen, och välj Edit-Build Mesh-In All Blocks. Eventuellt protesterar programmet mot att antal noder (knutpunkter i nätet) överskrider 200 vilket är en begränsning i studentversionen av Quickfield. Lösningen är att välja större maskor. Markera luftrutans fyra hörn. Du kan markera flera hörn genom att hålla ctrl-knappen nere när du klickar på hörnen. När de fyra hörnen är markerade, väljer du Edit-Properties.
I rutan Spacing-Manual anges 0.015 (denna storlek har tidigare visat sig lämplig i uppgiften). Ringar med radien 0.015 dyker upp runt hörnen. När du nu väljer Build Mesh bör antalet noder understiga 200.
Växla nu till problemträdet och välj Edit-Solve Problem. Om du har gjort rätt visar sig fältbilden nedan:
Fråga 1.1 Hur stor är flödestätheten B i det homogena magnetfältet?
Ledning: använd verktyget Local values: 
Nästa uppgift blir att beräkna kraften på en strömförande ledare i luften.
Lägg in tvärsnittet av en kopparledare i luften. Den ska in i mitten av luftrutan,
och vara 1x1 cm. Använd verktyget Insert Vertices/Edges 
för att rita dit ledaren.
Då kraften på ledaren ska beräknas är det för beräkningsnoggrannheten lämpligt att noderna ligger tätare varandra i närheten av ledaren. Markera hörnen av ledaren och ange Spacing-Manual 0,0025.
Bilden bör nu se ut ungefär så här:
Döp nu ledaren till koppar på samma sätt som luften döptes. Skapa sedan nätet av finita element (mesh). Om antalet noder överskrider 200 måste ringarna runt hörnen göras större.
Nu ska materialdata för koppartråden anges. Växla till data-fönstret och mata in data för koppar under Block labels. Dels måste relativa permeabiliteten anges, som är densamma som för luft dvs mr=1, dels måste strömtätheten anges. Ange lämplig strömtäthet i A/m2 så att strömmen i ledaren blir 100 A.
Beräkna fältet genom att välja Edit-Solve Problem (glöm inte att växla till
problemträdet först). Kraften på ledaren kan beräknas genom att markera den med Add
to Contour-verktyget 
och sedan
med Integral Calculator: 
Kraften
beräknas på en meter av ledaren i z-led.
Fråga 2.1 Redovisa bilden med de magnetiska fältlinjerna. Rita in en pil som visar åt vilket håll kraften på ledaren är riktad.
Fråga 2.2 Hur stor är kraften/meter på ledaren?
Fråga 2.3 Kraften kan beräknas för hand med formeln F=B i l. Hur stor blir kraften enligt detta samband?
Svaret på fråga 2.2 och 2.3 bör bli ungefär detsamma. Observera dock att det stora avståndet mellan noderna i studentversionen av Quickfield medför dålig noggrannhet i kraftberäkningen. Det kan mycket väl skilja upp till en faktor 2.
Nu ska ett fyrkantigt järnrör placeras runt kopparledaren, enligt figur:
Markera tvärsnittet av röret och döp det till järn. Växla till data-fönstret och ange mr=1000 för järnet. Detta innebär att järnet leder magnetiskt flöde 1000 gånger bättre än luft. Ta bort strömmen från kopparledaren, det vill säga sätt strömtätheten till noll.
Beräkna fältet. Här kan det vara intressant att förutom fältlinjerna se "color map" över flödestätheten. Testa View Fieldpicture och kryssa för Color Map of Flux Density B. Verktyget Legend talar om hur stort fält som motsvaras av en viss färg.
Fråga 3.1 Redovisa fältbilden. Kommentera bilden.
Mata nu in 100 A i kopparledaren igen, och beräkna fältet.
Fråga 4.1 Hur stor är kraften på kopparledaren nu? Varför?
Fråga 4.2 Hur stor är kraften/meter på järnröret? Jämför med fråga 2.2 och 2.3.
Fråga 4.3 Redovisa fältbilden. Markera var flödestätheten är som störst och ange hur stor den är.