3.3. Неравномерное распределение переменного магнитного потока и электрического тока

1. Усилится ли неравномерность распределения магнитного потока в плоском листе, если возрастет а) магнитная проницаемость материала листа, б) удельная проводимость материала листа, в) частота изменения магнитного потока?

2. Одинакова ли фаза магнитной индукции в точках плоского листа, имеющих различные координаты z?

3. Почему при высоких частотах изменения магнитного потока толщину листов следует выбирать меньшей?

4. Почему при сборке сердечников из листовой электротехнической стали в образующихся пакетах отдельные листы изолируют один от другого, например покрывают непроводящим лаком? Будет ли достигаться требуемый эффект, если между листами пакетов проложить электропроводные, но немагнитные слои вещества?

5. Как следует расположить плоский проводящий лист относительно линий напряженности внешнего однородного магнитного поля, чтобы нагреть его до заданной температуры за наименьшее время?

6. Путь интегрирования при вычислении интеграла выбран так, что он охватывает линии как стороннего тока, распределение в пространстве которого известно, так и вихревого тока. Какой ток следует принимать во внимание, записывая правую часть интеграла: сторонний, вихревой либо и тот и другой?

Ответ.

При вычислении интеграла в законе полного тока следует принимать во внимание как сторонний, так и вихревой ток, охватываемые контуром интегрирования.

7. На тороидальный ферромагнитный сердечник круглого сечения намотано w витков. Можно ли найти напряженность магнитного поля на осевой линии внутри сердечника, пользуясь формулой , где r - радиус осевой линии, если ток i а) переменный i = I_msin t, б) постоянный i = I? В каких плоскостях расположены контуры, по которым замыкаются линии вихревого тока?

Ответ.

При постоянном токе это выражение пригодно для нахождения напряженности магнитного поля внутри сердечника. Если в обмотке протекает переменный ток, то следует учесть вихревой ток в сердечнике, линии которого замыкаются в плоскостях, нормальных к осевой линии сердечника: 2rH = i_сторw + i_вихр.

8. Может ли плотность переменного тока, протекающего по прямолинейному цилиндрическому проводу круглого сечения а) иметь в один и тот же момент времени в различных точках сечения различные направления, б) обращаться в нуль одновременно во всех точках сечения, в) обращаться в нуль одновременно в нескольких точках сечения?

9. Какие условия должны быть выполнены, чтобы электромагнитную волну, проникающую в цилиндрический провод круглого сечения можно было бы рассматривать как плоскую?

10. В некоторый момент времени фаза плотности тока в точке на поверхности провода равна _i, а в близкой к поверхности точке внутри провода _i + _i. Каков знак _i?В какой из этих точек ток отстает по фазе?

11. Начальная фаза напряженности магнитного поля на поверхности провода равна _н. Чему равна начальная фаза тока провода?

3.4. Эффект близости. Электромагнитное экранирование

1. По проводу течет переменный ток. Изменится ли распределение плотности тока по сечению провода, если параллельно ему расположить другой провод, стороннего тока в котором нет?

2. Проявляется ли эффект близости в проводах, по которым течет постоянный ток?

3. Зависит ли распределение тока по сечению двух проводов от направления протекающих по ним токов?

4. Обладает ли экранирующим действием проводящая труба конечной длины, охватывающая а) оба провода двухпроводной линии, б) один из проводов двухпроводной линии, в) три провода трехфазной линии, сумма токов которых равна нулю?

Ответ.

Проводящая труба, охватывающая двухпроводную линию либо три провода трехфазной линии, сумма токов проводов которых равна нулю, обладает экранирующими свойствами и ослабляет поле линий в точках вне трубы.

Если каждый из проводов линии (однофазной или трехфазной) охватить проводящей изолированной трубой, то экранирующего эффекта не наблюдается. Действительно, магнитное поле каждого из проводов в точках вне трубы сохранится тем же (что и без трубы), так как вследствие равенства нулю всего вихревого тока в стенках каждой трубы интеграл вдоль пути, охватывающего трубу, сохраняется равным току провода. Экранирующий эффект проводящих труб проявляется, если они электрически соединены между собой, когда вихревой ток каждой из них отличен от нуля.

5. Для экранирования электростатических полей находят применение сетчатые проводящие экраны. При каких условиях они эффективно экранируют переменное электромагнитное поле?

Ответ.

Экранирующее действие сетчатых проводящих экранов (как и сплошных проводящих экранов) в переменном электромагнитном поле основано на эффекте ослабления поля за счет действия индуцируемых в теле экрана вихревых токов. Эффективность экранирования сетчатого экрана определяется соотношением размеров ячеек сетки и длины электромагнитной волны, а также удельной электрической проводимостью материала экрана. Экранирующее действие сетчатого экрана ослабляется, когда длина волны становится меньше размера ячейки сетки экрана.

6. Электромагнитное поле плоского токового кольца экранируют охватывающим его медным экраном сферической формы, составленным из двух полусфер так, что между ними образуется небольшая воздушная щель. В какой плоскости целесообразно ориентировать щель для достижения наибольшего экранирующего эффекта: в плоскости кольца или в перпендикулярной ему плоскости?

Ответ.

Экран следует расположить так, чтобы щель, образуемая при соединении частей экрана, не препятствовала протеканию индуцируемых в стенках экрана вихревых токов. Так как вихревые токи в стенках экрана замыкаются в плоскостях, параллельных плоскости кольца с током, то для достижения наибольшего экранирующего эффекта щель следует расположить в плоскости кольца.

24