Экономика в промышленности Под редакцией профессора А. В. Ляшенко Саратов Издательство Саратовского университета 2015
Скачать 2.44 Mb.
|
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА РАЗМАГНИЧИВАНИЯ ОТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ АКСИАЛЬНО-НАМАГНИЧЕННЫХ КОЛЬЦЕВЫХ МАГНИТОВ С. П. Кудрявцева, А. Н. Петров Саратовский государственный университет Россия, 410012, Саратов, Астраханская, 83 E-mail: kof@sgu.ru Представлены результаты исследования зависимости баллистического коэффициента размагничивания от геометрических размеров аксиально-намагниченных кольцевых магнитов из высококоэрцитивных магнитных материалов. Ключевые слова: магнит, намагниченность, коэффициент размагничивания. Theoretical Research of Ballistic Demagnetization Factor According to Geometrical Dimensions of Axially Magnetized ring Magnets from High-Coercive Magnetic Materials S. P. Kudryavceva, A. N. Petrov In the paper the results of theoretical research of ballistic demagnetization factor according to geometrical dimensions of axially magnetized ring magnets from high-coercive magnetic materials are presented. Key words: magnet, magnetization, demagnetization factor. Для определения намагниченности ферромагнитных тел конечных размеров возникает необходимость знания внутренних размагничивающих магнитных полей, зависящих от формы и геометрических размеров тел [1–4]. S N M Hp Hp Рис. 1. Намагниченный параллелепипед Тело с разомкнутой магнитной цепью в виде параллелепипеда с намагниченностью М изображено на рис. 1. В разомкнутой магнитной цепи существует скачок вектора намагниченности на границах раздела магнетика (M ≠ 0) и воздуха (M = 0). В результате возникают так называемые полюса: северный N и южный S, которые сами являются источниками внутреннего магнитного поля, направленного противоположно намагниченности M, называемого поэтому полем размагничивания Hp. Связь между векторами M и Hp выражается соотношением
где Np – коэффициент размагничивания, зависящий от формы и размеров образца. Значение Np уменьшается с увеличением длины образца при условии, что длина определяется в направлении намагничивания. A M Mr –Hp –H Рис. 2. Кривая размагничивания По известному коэффициенту формы Nр и намагниченности материала M определяется напряженность размагничивающего поля (1). Значению Hp на кривой размагничивания петли гистерезиса, изображенной на рис. 2, соответствует так называемая рабочая точка A и остаточная намагниченность Mr образца. В зависимости от способа определения коэффициентов размагничивания принято подразделять их на баллистический Nb  и магнитометрический Nm [5, 6].Баллистический коэффициент размагничивания Nb характеризует среднюю величину внутреннего размагничивающего поля по нейтральному сечению образца (A–A на рис. 3), а магнитометрический Nm  – по объёму образца. Авторами проведено теоретическое исследование зависимости баллистического коэффициента размагничивания от геометрических размеров аксиально-намагниченного кольцевого магнита, изображенного на рис. 4. Рис. 3. Намагниченный образец S N A A Нейтральное сечение S S N N D ℓ d O Рис. 4. Сечение аксиальнонамаг-ниченного кольцевого магнита Расчеты коэффициентов размагничивания проведены на основе выражения, полученного в работе [4], с использованием метода фиктивных магнитных зарядов:
где  ,  . Относительные размеры выбирались в соответствии с размерами промышленно выпускаемых магнитов из высококоэрцитивных материалов. Расчетные зависимости баллистического коэффициента размагничивания от относительной длины магнитов и отношения их диаметров приведены на рис. 5 и 6 соответственно.Nb 0,20 0,15 0,10 0,05 0 1 2 3 4 5  1 2 3 Рис. 5. Зависимость баллистического коэффициента размагничивания от относительной длины аксиально-намагниченных кольцевых магнитов для различных значений отношения диаметров  : 1 – 0,6; 2 – 0,4; 3 – 0,2Рис. 6. Зависимость баллистического коэффициента размагничивания от отношения диаметров аксиально-намагниченных кольцевых магнитов для различных значений относительной длины магнитов  : 1 – 5; 2 – 4; 3 – 3; 4 – 2; 5 – 10,20 0,15 0,10 0,05 0 3 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6  Nb 4 5 2 1 Полученные зависимости отвечают факту увеличения коэффициента размагничивания, а следовательно, и величине размагничивающего поля при уменьшении длины магнита ℓ в направлении намагничивания. При значениях  величина коэффициента размагничивания резко уменьшается и составляет 0,1 и менее в диапазоне значений  от 0,3 до 0,6. Результаты проведенных исследований могут быть использованы в инженерной практике при разработке аксиально-намагниченных кольцевых магнитов из высококоэрцитивных материалов и для выполнения лабораторной работы по определению намагниченности магнитов в физическом практикуме «Физика магнитных явлений». Библиографический список
МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФИЗИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ УДК 001.891, 001.895 МАГИСТЕРСКАЯ ПРОГРАММА «МАГНИТОЭЛЕКТРОНИКА В СИСТЕМАХ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ И БЕЗОПАСНОСТИ» А. А. Игнатьев, С. П. Кудрявцева, Л. А. Романченко Саратовский государственный университет Россия, 410012, Саратов, Астраханская, 83 E-mail: kof@sgu.ru В статье подробно изложена структура магистерской программы «Магнитоэлектроника в системах защиты информации и безопасности», представлены особенности обучения по данной программе. Ключевые слова: магистерская программа, магнитоэлектроника, система защиты информации. Master program «Magnetoelectronics in the Systems of Information Protection and Safety»
The structure of master program «Magnetoelectronics in the systems of information protection and safety» and education specifity are described in details in the the paper. Key words: master program, magnetoelectronics, system of information protection. Магистерская программа «Магнитоэлектроника в системах защиты информации и безопасности» по направлению подготовки «Физика» разработана кафедрой общей физики физического факультета Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского (СГУ) и реализуется с 2013 года. Данная программа отражает научные направления кафедры общей физики и базовой кафедры физики критических и специальных технологий физического факультета:
При разработке магистерской программы «Магнитоэлектроника в системах защиты информации и безопасности» был учтен опыт, приобретенный при реализации двух предшествующих программ подготовки магистров – «Физика современных радиоэлектронных технологий» [1] и «Физика микро- и низкоразмерных система с цифровыми технологиями» [2]. Для обучения по магистерской программе «Магнитоэлектроника в системах защиты информации и безопасности» студенты должны обладать базовыми знаниями, которые обеспечивают по направлению «Физика», профилю «Фундаментальная и экспериментальная физика» соответствующие дисциплины [3]. Согласно учебному плану студенты изучают обязательные дисциплины и дисциплины по выбору [4]. Обязательные дисциплины первого года обучения:
Обязательные дисциплины второго года обучения:
В первый год обучения студентам предлагается выбрать для изучения две дисциплины из двух блоков (по одной из каждого блока):
Во второй год обучения студентам предлагается для изучения три дисциплины по выбору из трех блоков (по одной из каждого блока):
Магистранты могут дополнительно изучать факультативные дисциплины:
Ниже приводится краткое содержание дисциплин, изучение которых формирует у студентов профессиональные компетенции в соответствии с направлением подготовки. В рамках дисциплины «Физические принципы записи и хранения информации» изучается роль устройств записи и хранения информации в современных системах ее передачи и обработки. Студенты знакомятся с техническими устройствами, физическими принципами магнитной, оптической и магнитооптической записей аналоговых и цифровых сигналов, проблемами сохранности и защиты записанной информации от случайных и умышленных воздействий, а также с вопросами использования устройств записи в системах наблюдения и охраны. В курсе «Криптографические и стеганографические методы и средства защиты информации» рассматриваются основные направления деятельности в области криптографической и стеганографической защиты информации. Кроме того, изучаются особенности различных сфер применения криптографических и стеганографических методов и средств, основные методы и средства защиты информации. Вопросы криптографии с симметричными ключами (симметричное шифрование) и шифрования с помощью асимметричных ключей (асимметричное шифрование) изучаются в рамках дисциплины «Методы шифрования и дешифрования информации для систем безопасности». В первой части курса описываются различные подходы к процессу шифрования и дешифрования с симметричными ключами. Во второй части показано, как асимметричное шифрование может обеспечить безопасность информации. Приводятся различные методы шифрования и алгоритмы дешифрования. При освоении дисциплины «Гетеромагнитная микро- и наноэлектроника в системах информации и безопасности» студенты изучают физические основы гетеромагнитной микро- и наноэлектроники, основные направления и методы компьютерного проектирования магниточувствительных микросистем, возможности применения современных систем автоматизированного проектирования (САПР), основные направления разработок новых типов гетеромагнитных первичных преобразователей, цифровых датчиковых систем, управляемых устройств активного типа в различных участках частотного диапазона радиоволн (УВЧ, СВЧ, КВЧ, ТВЧ), методы и средства расчета тепловых режимов гетеромагнитных микросистем. Научное направление, изучаемое в рамках данной дисциплины, удовлетворяет критериям прорывных технологий, характеризуется повышенной наукоемкостью, сочетает как физические теории и методы проектирования, так и прикладные аспекты: магнитные нанотехнологии и магнитные наноматериалы в магнитоэлетронике. Во время обучения студенты могут предлагать, обосновывать, проектировать и реализовывать на практике принципиально новые устройства, микросистемы, технологии. Теоретический курс подкрепляется новым лабораторным практикумом, оснащенным передовым, современным, уникальным оборудованием. Целью освоения специальной дисциплины «Моделирование полупроводниковых приборов и устройств для систем информации и безопасности» является изучение современных методов расчета и моделирования полупроводниковых приборов микро- и наноэлектроники, микро- и наноэлектронных устройств. В процессе обучения студенты овладевают математическими методами расчета линейных и нелинейных схем, моделированием типовых СВЧ-элементов: пассивных двухполюсников, полевых транзисторов, микрополосковых линий, электродинамических структур. Изучив дисциплину «Моделирование полупроводниковых приборов и устройств для систем информации и безопасности», студент должен уметь самостоятельно разрабатывать и моделировать аналоговые и цифровые микроустройства, применять знания для создания новых твердотельных, в том числе низкоразмерных, сред при производстве электронных устройств нового поколения, владеть методиками моделирования полупроводниковых приборов, микро- и наноустройств, методами экспериментального исследования. Ознакомление с различными видами угроз информационным ресурсам, каналами утечки информации, моделями нарушителя и его потенциальными возможностями по несанкционированному доступу и съему информации осуществляется в рамках дисциплины «Технические средства защиты информации для гетеромагнитных микро- и наноустройств». В курсе рассматриваются различные классы современных технических средств защиты информации, изучаются их принципы действия, характеристики и функциональные возможности. В процессе обучения студенты должны приобрести навыки практической работы с приборами и умение ориентироваться при решении конкретных задач в выборе тех или иных приборов и устройств. Кафедра общей физики СГУ занимается исследованиями и научными разработками по геомагнитной тематике и датчикостроению на новой единой элементной базе и технологиях. Датчики являются неотъемлемой частью многих информационных систем. В связи с этим в учебный план включена такая дисциплина, как «Микро- и наноструктурные датчики физических величин в системах информации и безопасности». Целью ее освоения является изучение современных методов измерения физических величин, используемых в соответствующих датчиковых системах, принципов построения таких систем, использующих современные микро- и наноструктуры. В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать основы и методы измерения физических величин, факторы, влияющие на погрешность измерений, способы минимизации их влияния, принципы построения и характеристики современных систем на основе датчиков, современные достижения в области наноматериалов и нанотехнологий. При проведении лабораторных занятий студенты учатся качественно и количественно оценивать:
В результате изучения дисциплины «Методы обработки результата эксперимента» студенты должны уметь извлечь из экспериментальных данных максимальное количество полезной и достоверной информации, правильно ее интерпретировать, сделать выводы и уже на их основе планировать свои дальнейшие действия по проведению эксперимента. Неотъемлемой и очень важной частью обучения по магистерской программе «Магнитоэлектроника в системах информации и безопасности» являются практики студентов. Во время прохождения практик происходит закрепление и углубление теоретической подготовки обучающегося и приобретение им практических навыков и компетенций в сфере профессиональной деятельности. Педагогическая практика проводится на кафедре общей физики, научно-исследовательская и научно-производственная – на базовой кафедре физики критических и специальных технологий в ОАО «Институт критических технологий» (г. Саратов). Основными задачами практик являются:
Во время прохождения практик студенты принимают участие в конкретных производственных процессах и проводимых исследованиях, включая инновационные, и приобретают практические навыки, необходимые для будущей профессиональной деятельности, в том числе педагогической. Цель педагогической практики заключается в том, чтобы сформировать и закрепить профессиональные навыки проведения практических занятий с обучающимися. Цель научно-производственной практики состоит в том, чтобы путем непосредственного участия студента в деятельности производственной или научно-исследовательской организации закрепить теоретические знания, полученные во время аудиторных занятий, учебных практик, приобрести профессиональные умения и навыки и собрать необходимый материал для написания выпускной квалификационной работы. Во время научно-производственной практики происходит приобщение студента к социальной среде предприятия (организации) и приобретение им социально-личностных компетенций, необходимых для работы в профессиональной сфере, участия в инновационных исследованиях и разработках. Особое место при обучении по программе магистратуры занимает научно-исследовательская работа, на которую отводится большое количество учебного времени. Выбирается тема исследований и составляется календарный план мероприятий по ее выполнению. Во время выполнения научно-исследовательской работы возможна корректировка плана. Промежуточные результаты исследования представляются на научных семинарах. По итогам выполнения работы составляется отчет. Обучение по программе «Магнитоэлектроника в системах защиты информации и безопасности» обеспечено:
Для выполнения научно-исследовательской и выпускной квалификационной работ студенту предоставляются рабочее место в компьютерном классе с доступом к сети Интернет и возможность работать на инновационном оборудовании. Программа «Магнитоэлектроника в системах защиты информации и безопасности» обеспечивает подготовку магистров для научно-исследо-вательских и производственных организаций, развивающих инновационные гетеромагнитные технологии на основе микро- и наноэлектронной базы при разработке новых типов датчиковых систем для автономной геомагнитной навигации, спецсистем вооружения, дефектоскопии, новых аппаратных устройств для систем защиты информации, безопасности и противодействия терроризму. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
УДК 372.853 |
Похожие:
 | Решением Президиума вак министерства образования и науки РФ издание включено в Перечень ведущих рецензируемых изданий, в которых |  | К38 Неправомерные действия должностных лиц налоговых органов. Саратов: Изд-во Сарат ун-та, 2008 376 с.: ил. 978-5-292-03835-1 |
| Лингвометодические проблемы преподавания иностранных языков в высшей школе: Межвуз сб науч тр. / Под ред. Л. И. Со | | Лингвометодические проблемы преподавания иностранных языков в высшей школе: Межвуз сб науч тр. / Под ред. Л. И. Со |
| Экономика. Теория и практика: материалы III международной научно-практической конференции (16 июня 2015 г.). Отв ред. Зарайский А.... | | О. В. Бессчетнова : под ред. Г. В. Дыльнова. — Саратов : Научная книга, 2008. — 288 с |
| Для преподавателей, научных работников и студентов, обучающихся по специальности «Социально-культурный сервис и туризм» | | Для преподавателей, научных работников и студентов, обучающихся по специальности «Социально-культурный сервис и туризм» |
| «Педагогика и психология» Пензенского государственного технологического университета О. А. Вагаева | | «Педагогика и психология» Пензенского государственного технологического университета О. А. Вагаева |