Лекции и конспекты по физике

Примеры решения задач
по электротехнике, физике
Электродинамика
Практическое занятие по физике
Контрольная работа
Семинарское занятие
Лекции и конспекты по физике
Электростатика
Магнитное поле постоянных токов
Атомные физика
РАДИОАКТИВНОСТЬ
Расчет выпрямителей, работающих на нагрузку
с индуктивной реакцией
Рассчитать параметрический стабилизатор
напряжения
ПРИНЦИП РАБОТЫ ВЫПРЯМИТЕЛЯ
Двухполупериодный мостовой выпрямитель
СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ
ПРИМЕР РАСЧЕТА
ГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА
СТАБИЛИЗАТОРА
Схема стабилизатора со сглаживающим фильтром.
Лабораторная работа
ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
ФОТОПРИЁМНИКИ
ИЗУЧАЕМАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ
Практическая часть работы
РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ
МАЛОЙ МОЩНОСТИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА
Конструктивный расчет обмоток
 

Электростатическое поле. Закон Кулона. Напряженность и потенциал. Электрическая индукция. Уравнения Пуассона и Лапласа.

Векторы электромагнитного поля.

Далеко не всегда при анализе электромагнитных явлений могут быть использованы понятия об электрической и магнитной цепях, хотя бы даже для получения приближенного решения. В качестве параметра, с помощью которого производится классификация задач на задачи теории поля и теории электрических цепей выступает длина волны λ. В тех случаях, когда длина волны соизмерима с размерами устройства во всех направлениях, необходимо для анализа электромагнитных процессов в устройстве исходить из теории электромагнитного поля. Даже оставаясь в рамках теории электрической и магнитной цепей, мы оперируем с параметрами цепей, например, с индуктивностью, емкостью, электрическим сопротивлением, магнитным сопротивлением, принимая значения этих параметров как данные. Однако для расчета параметров цепей необходимо знать электрические и магнитные поля, образующиеся на участках цепей при наличии в этих участках токов и напряжений.

Электромагнитное поле характеризуется четырьмя векторными величинами:

*  - напряженность электрического поля;

*  - вектор электрического смещения (электрическая индукция);

*  - напряженность магнитного поля;

*  - магнитная индукция.

Конвективный теплообмен Основные понятия конвективного теплообмена. Передача теплоты конвенцией осуществляется перемещением неравномерно нагретых макрообъемов жидкости или газа друг относительно друга под действием сил различной природы. В общем случае конвективным переносом называют перенос количества движения, теплоты и вещества в среде с неравномерным распределением скорости, температуры и концентрации вещества.

Определить поле в некоторой области пространства – значит указать эти векторы поля в любой ее точке. Это достигается составлением уравнений электромагнитного поля и их решением с учетом граничных условий.

Роль полезного дополнения к математическому анализу играет графическое описание поля, дающее наглядное представление о сложных электромагнитных процессах и часто значительно облегчающее их понимание. Сущность его состоит в следующем. Каждому вектору поля в некоторой области в рассматриваемый момент времени ставится в соответствие семейство линий. Эти линии проводят так, чтобы их касательные указывали направление вектора поля, а густота приблизительно соответствовала абсолютному значению. Обычно линии вектора *  называют электрическими силовыми линиями, а линии вектора * - магнитными силовыми линиями.

В качестве иллюстрации можно использовать хорошо известные из курса физики картины электрических силовых линий поля одиночных зарядов

(рис. 1.1, а) и магнитных силовых линий поля прямолинейного тока (рис. 1.1, б).

 

б)

 

а)

 

Рис. 1.1

Изучение теории электромагнитного поля мы начинаем с его основных уравнений.

Здесь необходимо сделать следующие замечания.

Изучаемые нами законы электромагнетизма – это законы макроскопических процессов, в которых усредняется действие огромных количеств элементарных частиц материи. С точки зрения этих законов, среда представляется сплошной. Для реальных сред символ ΔS→0 имеет условное значение: площадка уменьшается, но лишь до такой степени, при которой не будет проявляться дискретность материи и макроскопические закономерности останутся в силе.

Мы будем изучать законы электромагнитного поля неподвижных сред.

2. Закон полного тока – первое уравнение Максвелла.

Закон полного тока есть результат длительного процесса и постепенного обобщения опыта. Он устанавливает связь между электрическим током и напряжением магнитного поля и гласит: линейный интеграл напряженности магнитного поля по любому замкнутому контуру (т. е. циркуляция вектора напряженности) равна полному току сквозь поверхность, ограниченную этим контуром.

(1.1)

– это интегральная форма записи закона полного тока.

(1.1) применяют, когда может быть использована симметрия в поле.

Согласно уравнению (1.1)  может рассматриваться как мера электрического тока, проходящего сквозь поверхность S, ограниченную этим контуром L (рис. 1.2, а). Однако по величине этого интеграла нельзя судить о распределении тока по поверхности S.

б)

 

а)

 


 

 Рис. 1.2

Чтобы решить этот вопрос, необходимо воспользоваться этим же уравнением в дифференциальной форме. Выделим на поверхности S небольшую площадку (контур) ΔS и составим для него циркуляцию вектора  (рис. 1.2, б). Если площадка мала, то плотность тока  в пределах площадки одинакова и ток, пронизывающий площадку .

- проекция вектора плотности тока на нормаль к площадке, т. е. направление .

Разделим обе части равенства на ΔS и устремим ΔS→0. Это будет соответствовать стягиванию рассматриваемой площадки к нулю. И возьмем предел этого отношения:

Предел полученного отношения равен:

Величина, стоящая в левой части равенства, как известно из математики, представляет проекцию вектора  на направление нормали к площадке ΔS.

rotn=

Если площадку (элемент поверхности) ΔS ориентировать в пространстве так, что направление нормали к ней совпадает с направлением вектора плотности тока   в данной точке поля, то

rot=

(1.2) 

Это уравнение электромагнитного поля носит название 1го уравнения Максвелла или закон полного тока в дифференциальной форме. Ценность записи уравнения поля в векторной форме заключается в том, что такая запись не зависит от выбора системы координат.

 Но в каждой конкретной системе координат оно раскрывается по-своему.

Закон электромагнитной индукции – второе уравнение Максвелла. Закон электромагнитной индукции открыт Фарадеем в 1831 г. Он гласит: в цепи, охватывающей изменяющийся во времени магнитный поток, возникает Э.Д.С., пропорциональная

скорости изменения потока

Теорема Гаусса в дифференциальной форме

Векторные операции в различных системах координат. Ценность записи уравнений поля в векторной форме заключается в том, что такая запись не зависит от выбора системы координат. Однако выражения для составляющих rot и div некоторого вектора  получаются различными в разных системах координат.

Силовые линии и эквипотенциальные поверхности

Граничные условия на поверхности раздела двух диэлектриков. Емкость. Энергия электростатического поля.

Лабораторная работа по физике