- •Лекция 1
- •Закон полного тока и закон электромагнитной индукции в дифференциальной форме.
- •Полная система уравнений электромагнитного поля в дифференциальной форме.
- •Граничные условия
- •На поверхности раздела диэлектриков.
- •На поверхности раздела проводника и диэлектрика.
- •Теоремы Остроградского – Гаусса и Стокса.
- •Лекция 2 Электростатическое поле
- •Уравнения Пуассона и Лапласа.
- •Лекция 3
- •Применение функций комплексного переменного.
- •Метод заданного комплексного потенциала.
- •Лекция 4 Метод зеркальных изображений.
- •Метод конформных отображений.
- •Графический метод построения картины плоскопараллельного поля.
- •Электрическое поле в диэлектрике около проводников с постоянными токами.
- •Электрическое поле постоянных токов в проводящей среде.
- •Аналогия электрического поля постоянных токов и электростатического поля. Метод электростатической аналогии.
- •Расчёт сопротивления заземления
- •Моделирование электростатических полей полем постоянного тока в проводящей среде
- •Лекция 7
- •Плоскопараллельное магнитное поле.
- •Комплексный потенциал магнитного поля.
- •Магнитное поле двух нитей с прямым и обратным током.
- •Принцип соответствия плоскопараллельных электрических и магнитных полей.
- •Граничные условия в магнитном поле у поверхности ферромагнетиков.
- •Метод зеркальных изображений в магнитном поле.
- •Графический метод построения картины плоскопараллельного магнитного поля.
- •Приближенные методы расчёта и построения картины плоскопараллельного поля. Метод сеток.
- •Лекция 8 Векторный потенциал магнитного поля.
- •Случай линейных проводником с током.
- •Определение магнитного потока через векторный потенциал.
- •Расчёт индуктивностей.
- •Лекция 9 Индуктивность коаксиального кабеля.
- •Индуктивности тонких проводников с токами
- •Лекция 10 Метод участков.
- •Индуктивности систем параллельных проводов.
- •Взаимная индуктивность между двумя двухпроводными линиями.
- •Две двухпроводные линии, расположенные симметрично в параллельных плоскостях.
- •Линии расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.
- •Индуктивность трёхфазной линии.
- •Лекция 11 Переменное электромагнитное поле в диэлектрике
- •Вектор Умова-Пойнтинга.
- •Длина электромагнитной волны в диэлектрике.
- •Лекция 12 Переменное электромагнитное поле в проводящей среде.
- •Длина волны и затухание.
- •Понятие об электромагнитном экранировании.
- •Лекция 13
- •Активное сопротивление шины для переменного тока.
Плоскопараллельное магнитное поле.
Плоскопараллельное магнитное поле создаётся системой параллельных весьма длинных проводов с постоянными токами. Как и в случае электрического плоскопараллельного поля, картина поля во всех плоскостях, перпендикулярных осям проводов, одинакова, и достаточно проанализировать поле в одной из этих параллельных плоскостей.
Рассмотрим вначале поле кругового провода с постоянным током (рис.7–2).
a
n
Vm = const
i Um = const
Рисунок 7–2
Линии напряжённости магнитного поля, созданного током в круговом проводе, представляют собой окружности с центром на оси проводника, причём они существуют и внутри проводника с током. Линии равного магнитного потенциала перпендикулярны силовым линиям напряжённости и являются радиальными лучами вне проводника с током.
Вводя, по аналогии с плоскопараллельным электрическим полем, понятие потока вектора напряжённости магнитного поля, величину этого потока на единицу длины системы в осевом направлении назовём функцией потока вектора H и обозначаем его через Vm. При этом уравнения вида Vm = const описывают линии напряжённости магнитного поля.
Семейство линий, описанных уравнениями Um = const и Vm = const, построенных при постоянстве приращения магнитного потенциала и функции потока от линии к линии, образуют картину магнитного поля вне провода с током. Вводя, как и ранее криволинейные координаты, связанные с линями поля, можем записать:
,
причём координата dn возрастает в направлении вектора напряжённости магнитного поля H , а координата da – в направлении, определяемым вектором H после его поворота на 90 градусов против часовой стрелки. Учитывая полную аналогию электрического и магнитного плоскопараллельных полей, можем также воспользоваться методами теории функций комплексного переменного.
Комплексный потенциал магнитного поля.
Введём комплексный потенциал плоскопараллельного магнитного поля по аналогии с комплексным электрическим потенциалом:
Wm = Vm + jUm
Магнитный потенциал и функция потока удовлетворяют уравнению Лапласа вне областей с током:
Um = 0; Vm = 0.
Величина вектора напряжённости магнитного поля определяется как производная от комплексного потенциала по координате:
.
Воспользуемся комплексным магнитным потенциалом для анализа магнитных полей, созданных тонкими круговыми проводниками с постоянным током.
Поле уединённого проводника с током.
Запишем комплексный магнитный потенциал в виде:
Wm = Vm + jUm = k·ln z + C1 + jC2 = k·ln r + C1 + j( k + C2), откуда
Vm = k·ln r + C1 ; Um = k + C2
Линии Vm = const представляют собой окружности (r = const), а условие постоянства приращения функции потока между соседними линиями означает, что радиусы окружностей должны образовывать геометрическую прогрессию:
Vm = k·ln = const.
Линии Um = const представляют собой лучи, исходящие из начала координат, совмещённого с осью проводника ( = const), а условие постоянства приращения магнитного потенциала между соседними линями означает, что приращение угла между соседними лучами одно и тоже:
Um = k· = const
Выбор значений постоянных C1 и C2 определяет положение начальных (нулевых) линий скалярного магнитного потенциала и функции потока. При обходе провода по замкнутому контуру против часовой стрелки ( = 2) приращение магнитного потенциала в соответствии с законом полного тока равно току в проводе со знаком минус, так как ток направлен от наблюдателя (рис. 7–2):
Um = = – i = k· = k·2; k =
Окончательно выражение для составляющих комплексного магнитного потенциала принимает вид:
Vm = ·ln r + C1 ; Um = + C2