Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Sb97281

.pdf
Скачиваний:
136
Добавлен:
13.02.2021
Размер:
616.38 Кб
Скачать

E e

 

e

 

1 105

e

 

2 10 2

В/м .

z

z

 

z

 

 

5 106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напряженность магнитного поля на внешней поверхности провода находим из закона полного тока в интегральной форме:

H e

I

 

94,2

e 750 А/м .

 

 

2 π r

2 0,02

 

2

 

 

 

Нормальная к поверхности провода составляющая вектора Пойнтинга:

Sn ez E e H er EH er 2 10 2 750 er15 Вт/м 2.

Тангенс угла есть отношение касательной составляющей вектора Пойнтинга к его нормальной составляющей:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg

 

St

 

 

 

150

10 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sn

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

откуда = 84,3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. В области 0 < r <r1 E = 0; H = 0. Следовательно, S = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(r 2 r 2 )

 

 

 

 

 

2. В области r1 < r < r2 E Et ez

 

 

; H e H e

 

1

.

 

 

 

 

 

 

 

2r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поэтому вектор Пойнтинга

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(r 2

r 2 )

 

 

(1 105 )2 (r 2 0,012 )

 

 

 

1 104 (r 2 0,012 )

 

 

 

S er Sr er

 

 

1

 

er

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

er

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

2r

 

 

 

 

 

 

5 106 2r

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. В области r2 < r <

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E er Er

er

 

 

 

 

 

; H e H

e

I

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 r 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S ez S z

 

ez

 

 

 

I

 

 

ez

 

k

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 2

 

r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

заряд

на

единицу

 

длины

 

заряженного

проводника,

Кл/м;

k постоянная, Вт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

точек,

лежащих на

 

поверхности

 

провода

известно,

что

S

t

= S = 1,5 102

Вт/м2. Следовательно,

постоянную k можно получить из

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уравнения, связывающего значение вектора Пойнтинга с радиусом провода

21

S k/r2 , откуда

k S r 2 1,5102

22 10 4

6 10 2 Вт . Таким образом,

1

 

1

 

 

 

 

 

вектор Пойнтинга вне провода S e

 

6 10 2

Вт/ м2 .

z

r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S, Вт/м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

140

 

 

 

 

 

 

 

 

r1 < r < r2

 

 

 

 

 

120

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r > r2

 

 

 

 

 

 

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

r < r1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

2

3

4

r, см

Рис. 2.6

На рис. 2.6 приведена зависимость модуля вектора Пойнтинга в функции расстояния от оси провода для трех областей.

Задача 2.8. Магнитные поля с напряженностями H1(x, y, z) и H2(x, y, z) удовлетворяют равенству rot H1 = rot H2 . Найти связь между величинами H1 и H2.

Решение. Поскольку rot grad = 0, где скалярная функция, получаем одно из возможных решений:

H1 = H2 + grad .

22

Содержание

 

1. Электростатическое поле .................................................................................

3

Задача 1.1 ……………………………………………………………….. 3

Задача 1.2 ……………………………………………………………….. 4

Задача 1.3 ……………………………………………………………….. 6

Задача 1.4 ……………………………………………………………….. 6

Задача 1.5 ……………………………………………………………….. 7

Задача 1.6 ……………………………………………………………….. 8

Задача 1.7 ……………………………………………………………….. 8

Задача 1.8 ………………………………………………………………..11

Задача 1.9 ………………………………………………………………..11

2. Магнитное поле постоянного тока .................................................................

12

Задача 2.1 ………………………………………………………………..12

Задача 2.2 ………………………………………………………………..13

Задача 2.3 ………………………………………………………………..14

Задача 2.4 ………………………………………………………………..16

Задача 2.5 ………………………………………………………………..17

Задача 2.6 ………………………………………………………………..19

Задача 2.7 ………………………………………………………………..20

Задача 2.8 ………………………………………………………………..22

23

Печенков Андрей Юрьевич, Галунин Сергей Александрович

Решение задач электростатического поля и магнитного поля постоянного тока

Учебно-методическое пособие

Редактор И. Г. Скачек

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Подписано в печать 25.10.18. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Печ. л. 1,5.

Гарнитура «Times New Roman». Тираж 45 экз. Заказ 167.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]