6 Задание № 5. Теория электромагнитного поля

Задание содержит две задачи на темы:

- расчет электрических полей;

- расчет магнитных полей постоянного тока.

Номера задач, которые должны быть решены студентом и данные для расчета, указаны в таблицах 5.1, 5.2, 5.3.

Задача 5.1. Параллельно плоской границе раздела двух сред с диэлектрическими проницаемостями ипротянуты два параллельных длинных провода одинакового сечения с радиусомR на расстоянии d друг от друга и на расстоянии и от граничной плоскости. Проводам сообщены зарядыи. Взаимное расположение проводов и плоскости раздела двух сред показано на рисунке 5.1.

Требуется:

1) для варианта а: определить напряжение между проводами;

2) для варианта б: определить плотность связанного заряда в точке на граничной плоскости.

Задача 5.2.Два тонких параллельных бесконечно длинных провода одинакового сечения радиусом R расположены в воздухе параллельно поверхности земли на высоте и .Расстояние между проводами d. К проводам приложено напряжение U от незаземленного источника питания (см. рисунок 5.2).

Требуется:

- рассчитать потенциальные и емкостные коэффициенты;

- определить линейные плотности зарядов каждого провода;

- рассчитать рабочую емкость двухпроводной линии.

Задача 5.3. Полусферический заземлитель зарыт в грунт с удельной проводимостью вровень с поверхностью. Радиус заземлителя. К заземлителю подводится постоянный токI (см. рисунок 5.3).

Требуется:

- определить шаговое напряжение , точки А и В расположены соответственно на расстояниим от центра заземлителя;

- определить сопротивление растекания;

- определить напряженность электрического поля в точке С, расположенной в грунте на расстоянии от центра заземлителя.

Задача 5.4. Сферический заземлитель радиуса находится глубоко в грунте с удельной проводимостью, на расстоянииd от границы раздела двух сред с удельными проводимостями и.К заземлителю подводится токI (см. рисунок 5.4). Влиянием поверхности грунта можно пренебречь.

Требуется:

- определить напряжение растекания ;

- определить вектор напряженности электрического поля в точках А и D.

Задача 5.5 По уединенному бесконечно длинному прямому проводу круглого сечения радиусом R протекает постоянный ток I. Магнитная проницаемость провода - , окружающая среда – воздух. Плотность тока по сечению провода равномерная (см. рисунок 5.5).

Требуется:

1) для варианта а: рассчитать напряженность магнитного поля и магнитную индукциювнутри и вне провода. Построить графикиH (r) и B (r) (где r – расстояние от оси провода);

2) для варианта б: рассчитать внутреннюю индуктивность участка провода длиной ;

3) для варианта в: определить векторный потенциал внутри и вне провода, на расстоянии от оси провода:r и r.

Задача 5.6 Двухпроводная линия состоит из длинных цилиндрических проводов круглого сечения. Радиусы проводов одинаковы и равны R. Провода расположены параллельно друг другу на расстоянии d. Ток в линии – I, окружающая среда-воздух (см. рисунок 5.6).

Требуется:

1) для варианта а: определить вектор напряженности магнитного поля в точке;

2) для варианта б: определить векторный потенциал для точки;

3) для варианта в: определить внешнюю индуктивность на единицу длины линии.

Задача 5.7 На расстоянии d от прямого длинного тонкого провода с постоянным током I расположена прямоугольная рамка со сторонами а и в, с числом витков w из тонкого изолированного провода. По рамке протекает ток . Две стороны рамки параллельны оси провода (см. рисунок 5.7).

Требуется:

- рассчитать магнитный поток, пронизывающий рамку;

- рассчитать взаимную индуктивность между проводом и рамкой;

- определить силу , действующую на рамку.

	Год поступления	Начальная буква фамилии
	Четный	АБВ	ЕТД	ИЗЖ	ЦХ	ЩШЧ	ЯЮЭ	ЛК	ОНМ	СРП	ФУТ
	Нечетный	ЮТ	ЭИУ	СЗ	ПРЖ	ОЩЕ	НШД	МЧГ	ЛЦВ	КХБ	АЯФ
	№ задач	5.1а 5.6а	5.2 5.5в	5.3 5.6а	5.1б 5.7	5.4 5.5б	5.1а 5.5а	5.2 5.6б	5.3 5.5а	5.1б 5.5б	5.4 5.6в
		3	-	-	4	-	6	-	-	9	-
		5	-	-	2	-	8	-	-	7
			-	-		-		-	-		-
			-	-		-		-	-		-
		0,3	-	-	0,4	-	0,2	-	-	0,5	-

Таблица 5.1

Таблица 5.2

	Год поступления	Последняя цифра зачетной книжки
	Четный	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
	Нечетный	0	9	8	7	6	5	4	3	2	1
		0,60	0,80	0,66	0,70	0,74	0,90	0,68	0,86	0,76	0,64
		0,009	0,007	0,008	0,006	0,004	0,005	0,008	0,007	0,006	0,004
		0,40	0,60	0,58	0,46	0,30	0,38	0,56	0,44	0,34	0,48
		20	10	30	20	28	18	16	25	15	35
		0,80	0,96	0,90	0,86	0,90	1,20	0,88	1,15	1,00	0,95
		100	150	200	300	250	50	350	90	280	180
		0,40	0,60	0,30	0,25	0,35	0,45	0,48	0,50	0,40	0,20
		0,50	0,60	0,55	0,70	0,64	0,76	0,80	0,58	0,68	0,85

Таблица 5.3

Год поступления	Предпоследняя цифра зачетной книжки
Четный	0	9	1	8	7	2	6	3	4	5
Нечетный	5	4	3	6	2	7	8	1	9	0
	0,68	0,74	0,88	0,90	0,98	0,76	0,84	0,70	0,96	0,86
	300	500	600	700	400	800	220	380	900	750
	0,12	0,20	0,25	0,15	0,10	0,18	0,26	0,16	0,24	0,14
	0,30	0,40	0,45	0,25	0,20	0,40	0,36	0,28	0,40	0,22
	0,40	0,50	0,45	0,35	0,30	0,36	0,55	0,60	0,50	0,38
	40	80	60	50	100	90	70	95	75	85
	0,80	0,64	0,70	0,60	0,90	0,86	0,78	0,96	0,66	0,75
	250	300	450	500	600	550	350	200	700	650
	0,42	0,36	0,28	0,40	0,30	0,20	0,40	0,38	0,24	0,34

18

Рисунок 5.1

Рисунок 5.2

Рисунок 5.3

Рисунок 5.4

Рисунок 5.5

Рисунок 5.6

Рисунок 5.7

Список литературы

1. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей.- М.: Энергоатомиздат, 1989. -528 с.

2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники.-М.: Гардарики, 1999. – 638 с.

3. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники, т.2. - СПб.: Питер, 2003.-576 с.

4. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники, т.3. - СПб.: Питер, 2003.-377 с.

5. Шебес М.Р., Каблукова М.В. Задачник по теории линейных электрических цепей. - М.: Высшая школа, 1990.- 544 с.

6. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле. - М.: Высшая школа, 1986. – 263 с.

7. Атабеков Г.И., Купалян С.Д. Тимофеев А.Б., Хухриков С.С. Теоретические основы электротехники, ч.2. Нелинейные электрические цепи, ч.3. Электромагнитное поле. - М.: Энергия, 1979. – 432 с.

8. Сборник задач по теоретическим основам электротехники/ Л.Д.Бессонов, И.Г.Демидова, М.Е.Заруди и др.-М.: Высшая школа, 2003.-528 с.

9. Сборник задач и упражнений по теоретическим основам электротехники / Под ред. П.А.Ионкина.-М.: Энергоиздат, 1982.-768 с.

10. Прянишников В.А. ТОЭ: Курс лекций: Учебное пособие – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб., 2000. – 368 с.

11. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench. В 2-х томах/ Под ред. Д.И. Панфилова – М.: ДОДЭКА, 1999.- т.1.-Электротехника. – 304 с.

12. Денисенко В.И., Зуслина Е.Х ТОЭ.: Учебное пособие.- Алматы: АИЭС, 2000.-83 с.

13. Денисенко В.И., Светашев Г.М. ТОЭ3.: Конспект лекций. – Алматы: АИЭС, 2007. – 90 с.