3. Электромагнетизм

Основные свойства и характеристики магнитного поля. Закон Ампера. Магнитная индукция. Магнитный поток и потокосцепление. Собственная индуктивность. Взаимная индуктивность. Магнитные свойства веществ. Магнитные цепи. Сила, действующая на провода с током в магнитном поле. Тяговое усилие электромагнита. Силы, действующие на параллельные провода с токами. Свободная заряженная частица в магнитном поле. Энергия магнитного поля. Закон электромагнитной индукции. ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции. Вихревые токи. Принцип преобразования механической энергии в электрическую.

Литература: [1](§3.1-3.5), [2](§3.1-3.17)

Вопросы для самопроверки

1. Как установить наличие магнитного поля в данной точке пространства?

2. Сформулируйте определения основных магнитных величин: индукции, магнитного потока, напряженности, абсолютной магнитной проницаемости, магнитной проницаемости, намагничивающей силы. В каких единицах они измеряются?

3. В чем заключается закон Ампера? Напишите его математическое выражение.

4. Приведите определение собственной индуктивности и взаимоиндуктивности катушки. Что оценивает собой индуктивность катушки?

5. В каком случае имеет место взаимная индуктивность? Что показывает коэффициент взаимной связи между обмотками?

6. Как определить электромагнитную силу, действующую на проводник с током, находящийся в магнитном поле?

7. Что можно определить на основании правила левой руки?

8. Напишите формулу, определяющую силу взаимодействия двух параллельных проводников с токами.

9. Определите энергию, заключенную в магнитном поле.

10. Поясните процесс намагничивания ферромагнитного материала.

11. Как формулируется закон полного тока? Поясните, каким образом на его основе рассчитывают магнитную цепь.

12. В чем заключается явление электромагнитной индукции? Напишите формулу для определения ЭДС, наведенной в проводнике и контуре.

13. Сформулируйте закон Ленца.

14. В чем заключается правило правой руки?

15. Поясните явление самоиндукции. Какая формула определяет ЭДС самоиндукции?

3. Однофазные электрические цепи переменного тока

Получение синусоидальной ЭДС и тока, их уравнения и графики. Характеристики синусоидальных величин. Электрические цепи с активным или реактивным сопротивлением. Векторные диафрагмы. Неразветвленная цепь переменного тока. Резонанс напряжений. Разветвленная цепь переменного тока. Резонанс токов. Реактивная мощность, ее компенсация.

Лабораторная работа.

Исследование параллельного соединения катушки индуктивности и конденсатора.

Литература: [1](§5.1-5.5), [2](§4.1-4.6, 5.1-5.12)

Вопросы для самопроверки

1. Поясните основные параметры переменного тока: период, частота, амплитуда, фаза, начальная фаза.

2. Поясните процесс получения синусоидальной ЭДС с помощью простейшего генератора переменного тока.

3. Начертите графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму для цепи с активным сопротивлением. Какой вид имеет закон Ома для такой цепи?

4. Начертите графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму для цепи с индуктивностью. Какой вид имеет закон Ома для такой цепи?

5. Начертите графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму для цепи с емкостью. Какой вид имеет закон Ома для такой цепи?

6. Начертите графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму для неразветвленной цепи с активным сопротивлением, индуктивностью, емкостью. Какой вид имеет закон Ома для такой цепи?

7. Начертите треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей для неразветвленной цепи с R, L, C.

8. В чем заключается явление резонанса напряжений? Его последствия?

9. При каких условиях в цепи наступает резонанс напряжений? Может ли напряжение на катушке и конденсаторе превышать напряжение сети?

10. При каких условиях в цепи наступает резонанс токов?

11. В чем заключается принципиальное отличие реактивной мощности от активной?

12. Каковы вредные последствия низкого значения коэффициента мощности?

13. Почему установка конденсаторов на подстанции приводит к увеличению коэффициента мощности?