Часть 1 / 1_LR_140400_62

феррорезонанса и удовлетворяющую условию (см. рис.55 ) I 2 0. 5A при

U L (I ) U C (I ).

Измерить омическое сопротивление катушки Rк .

2.Снять ВАХ цепи из последовательно соединенных катушки и конденсатора при плавном изменении напряжения на входе. В диапазоне токов не превышающих 1 А в режиме после резонанса измерить для нескольких значений токов напряжения на входе цепи и на катушке индуктивности.

3.Включить последовательно с конденсатором и катушкой резистор R и подобрать его сопротивление, исключающие скачки тока.

Снять ВАХ цепи при плавном изменении тока в цепи.

ЭКСПЕРИМЕНТ СЧИТАЕТСЯ УСПЕШНО ЗАВЕРШЕННЫМ, А ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ СХЕМА МОЖЕТ БЫТЬ РАЗОБРАНА ПОСЛЕ ПОДПИ-САНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ.

ОТЧЕТ

Отчет содержит:

–титульный лист с названием учебного заведения, кафедpы и лабоpатоpной pаботы; ф.и.о. студента и пpеподавателя; год и мест выполнения pаботы;

–протокол испытаний с заполненными таблицами всех экспериментальных и расчетных данных, подписанный преподавателем;

–графическое оформление полученных результатов в соответствии с ЕСКД;

–выводы о соответствии экспериментальных результатов теоретическим по-ложениям:

а) с помощью ВАХ катушки с ферромагнитным сердечником U к (I ) и известного омического сопротивления Rê рассчитать и построить U L (I ) Uк (I )2 U Rк (I )2 для последовательной схемы замещения катушки;

б) построить ВАХ феррорезонансной цепи: идеальной – U (I ) UL (I ) UC (I ) ,

с учетом Rк – U (I ) U Rк (I )2 [U L (I ) UC (I )]2

и сравнить с экспериментом; в) построить векторные диаграммы для режимов до и после скачка тока (резонанса);.

г) построить ВАХ цепи с включенным последовательно резистором R и сравнить с экспериментом;

141

д) рассчитать и сравнить коэффициент стабилизации напряжения по экспериментальным и расчетным данным.

ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ

1.Чем отличается феррорезонанс от резонанса в линейной цепи ?

2.Как по ВАХ последовательной феррорезонансной цепи определить резистивное сопротивление цепи ?

3.В чем сущность триггерного эффекта и при каких условиях он проявляется в последовательной феррорезонансной цепи ?

4.Почему отличаются между собой напряжения прямого и обратного скачка ?

5.Объясните устройство и принцип действия простейшего феррорезонансного стабилизатора напряжения.

6.Как по ВАХ дросселя определить пределы изменения емкости конденсатора, обеспечивающих в цепи феррорезонансный режим ?

7.Каким образом можно получить неустойчивую часть ВАХ последовательной феррорезонансной цепи ?

ЛИТЕРАТУРА

1. §§ 15.1–15.13, 15.59.

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи : учебник. – 11-е изд., перераб. и доп. – М. :

Гардарики, 2006. – 701 с. : ил.

2. §§ 21.2.

Теоретические основы электротехники : учебник для вузов : в 3-х томах. – 4-е изд. / К.С. Демирчан, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. – СПб. : Питер, 2006.

142

где D – электрическое смещение Кл ;

м2

E– напряженность электрического поля Bм ;

a – абсолютная диэлектрическая проницаемость Фм ;

r – относительная диэлектрическая проницаемость;

0 – электрическая постоянная 0 = 8,85∙10–12 Фм .

3. В поле заряженных тел простой формы, обладающих

сферической, цилиндрической и плоской симметрией, можно выделить

поверхности, все точки которых имеют одинаковые значения D и E (при

a const ), направления которых совпадают с направлением

элементарной поверхности dS , по которой производится интегрирование в уравнении Гаусса.

Это позволяет рассчитать поле по уравнениям:

a

условий, которым подчиняется поле на границах раздела сред с различными электрическими свойствами.

При необходимости определения E f используется уравнение,

смещения D1n D2n . Из условий непрерывности потенциала следует 1 2 . Связанный заряд на границе раздела

наложения: поле системы зарядов равно сумме полей каждого из зарядов. Алгоритм решения.

1.Определить распределение потенциала в пространстве с помощью уравнения Фарадея-Максвелла.

2.Определить постоянные интегрирования в выражении потенциала, используя граничные условия.

Примечание. Если задан потенциал тела или напряжение между телами (а не его (их) заряд), то решение по пп. 1–3 алгоритма вести в общем виде с последующим определением заряда.

Задание для расчета выдается прелодавателем по вариантам сограсно списка из журнала.

ОТЧЕТ

Отчет содержит:

145

–титульный лист с названием учебного заведения, кафедpы и лабоpатоpной pаботы; ф.и.о. студента и пpеподавателя; год и место выполнения pаботы;

–задание и расчетные данные;

–графическое оформление полученных результатов в соответствии с ЕСКД;

–выводы.

ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ

1.Какие характеристики описывают силовое воздействие электромагнитного поля?

2.Зачем необходимо определять вид симметрии заряженных тел?

3.Каким образом производится нахождение постоянных интегрирования?

4.Сформулируйте теорему Гаусса.

ЛИТЕРАТУРА

1. §§ 19.1–19.29.

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле : учебник для бакалавров/– 11-е изд. – М. : Издательство Юрайт, 2012. – 217 с. : ил.

2. §§ 24.1 –24.15.

Теоретические основы электротехники : учебник для вузов : Том 3. – 4-е изд. / К.С. Демирчан, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. – СПб. : Питер, 2006.

146

РАБОТА № 20 РАСЧЕТ СТАЦИОНАРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХИ МАГНИТНЫХ

ПОЛЕЙ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Научиться рассчитывать стационарные электрические и магнитные поля

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Рассчитать простейшие стационарные электрические поля постоянного тока в неподвижной проводящей среде, определять проводимость устройств.

2.Рассчитать простейшие стационарные магнитные поля постоянного тока, определять индуктивность устройств.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Электрические заряды, движущиеся в проводящей среде, создают как внутри, так и вне этой среды электрическое и магнитное поля. При постоянной интенсивности движения зарядов – постоянном токе – эти поля называются стационарными. Для стационарных электрических и

магнитных полей постоянного тока характерно:

где D – электрическое смещение (индукция); B – магнитная индукция;

J – плотность тока.

Электрические и магнитные поля постоянного тока не влияют друг на друга и могут рассматриваться раздельно.

Рассмотрим первую целевую задачу – расчет электрического поля постоянного тока (ЭППТ)

1. Уравнения поля в проводящей среде вне источников ЭДС:

телами, то расчет по пп. 1.2 алгоритма вести в общем виде с последующим определением требуемых величин.

3. При необходимости рассчитать сопротивление или проводимость устройства.

Задание для расчета выдается прелодавателем по вариантам сограсно списка из журнала.

ОТЧЕТ

Отчет содержит:

–титульный лист с названием учебного заведения, кафедpы и лабоpатоpной pаботы; ф.и.о. студента и пpеподавателя; год и место выполнения pаботы;

–задание и расчетные данные;

–графическое оформление полученных результатов в соответствии с ЕСКД;

–выводы.

ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ

1. Дайте определение стационарного электрического и магнитного

поля.

2.Можно ли электрические и магнитные поля постоянного тока рассматриваться раздельно?

3.Дайте определение понятию «трубки потока».

4.В чем заключается принцип аналогии при расчете стационарного электрического и магнитного поля.

ЛИТЕРАТУРА

1. §§ 20.1–20.11.

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле : учебник для бакалавров/– 11-е изд. – М. : Издательство Юрайт, 2012. – 217 с. : ил.

2. §§ 26.1 –26.7.

Теоретические основы электротехники : учебник для вузов : Том 3. – 4-е изд. / К.С. Демирчан, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. – СПб. : Питер, 2006.

149

РАБОТА № 21

МЕТОД ЗЕРКАЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ УРАВНЕНИЯ ЛАПЛАСА И ПУАССОНА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Научиться применять метод зеркальных изображений и решать уравнения Лапласа и Пуассона при расчёте статических и стационарных полей

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Рассчитать статические и стационарные поля методом зеркальных изображений и уравнений Лапласа и Пуассона.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

1.Электрическое поле зарядов, расположенных вблизи границы двух сред, искажено наведёнными на границе раздела зарядами, распределение которых на поверхности границы неизвестно.

2.Для расчета электрических и магнитных полей при наличии вблизи зарядов или токов границы (плоской, цилиндрической, сферической форм) двух сред используют метод зеркальных изображений.

3.Метод зеркальных изображений основан на следствии теоремы единственности, согласно которому для области пространства, содержащей две различные среды, поле по одну сторону поверхности раздела сред не изменится, если перейти к однородной среде, поместив в неё фиктивный заряд так, чтобы сохранились граничные условия.

4.Расчёт поля в двух различных средах, разделённых границей, производят раздельно для каждой из сред.

Так, при расчёте поля в одной из сред, заменяют вторую среду первой, переходя к однородной среде, зеркально заданному заряду, вводят фиктивный заряд в область, где заменяется среда, величина которого определяется по исходному заряду и характеристикам сред из условия выполнения граничных условий.

Таким образом, действие неизвестных распределённых зарядов на границе сред заменяют действием эквивалентного сосредоточенного фиктивного заряда. При наличии нескольких заданных зарядов используют метод наложения.

150