З М І С Т

Лабораторна робота №1 Моделювання електричного поля двопровідної лінії полем струму в провідному листі	4
Лабораторна робота №2 Визначення потенціальних коефіцієнтів, ємнісних коефіцієнтів і часткових ємностей кабеля	13
Лабораторна робота №3 Дослідження електричного поля на границі розділу двох провідних середовищ	24
Лабораторна робота №4 Дослідження просторового розтікання електричного струму в провідному середовищі і опору заземлень	33
Лабораторна робота №5 Дослідження магнітного поля циліндричної котушки	45
Лабораторна робота №6 Моделювання магнітного поля електричної машини полем струму в провідному листі	53
Лабораторна робота №7 Дослідження електромагнітних екранів у постійному і змiнному магнітних полях	58
Перелік рекомендованих джерел	67

Лабораторна робота № 1 моделювання електричного поля двопровідної лінії полем струму в провідному листі Мета роботи

З’ясувати аналогію між картинами електричного поля струму в провідному середовищі і електричного поля в діелектрику.

Отримати експериментально картину електричного поля двопровідної лінії електропередачі шляхом моделювання його полем струму в провідному середовищі.

Основні теоретичні відомості

Постійне електричне поле в діелектрику в області, де від­сутні вільні заряди, і електричне поле постійного струму в про­відному середовищі в області поза джерелами електроенергії опи­суються аналогічними рівняннями (таблиця 1.1).

Величинам (напруженість поля, потенціал, елек­тричне зміщення, абсолютна діелектрична проникність, заряд) в електростатичному полі відповідають в електричному полі постійного струму величини , І (напруженість поля, потенціал, густина струму, питома провідність, струм).

Таблиця 1.1 – Рівняння електростатичного поля та поля постійного струму в провідному середовищі

Рівняння електростатичного поля	Рівняння електричного поля постійного струму

З формальної аналогії, яка існує між цими полями, випливає, що картини обох полів будуть подібними, якщо геометрично подібні області простору, в яких вони існують, і якщо аналогічні граничні умови на границях областей. Це дає можливість моделювати одне поле іншим. Оскільки експериментальне дослідження електричного поля в провідному середовищі здійснюється простіше і з більшою точністю, то дослідження постійних електричних полів в діелектрику заміняють дослідженням електричного поля в провідному середовищі на відповідних моделях.

У випадку електростатичного поля в діелектрику, що оточує заряджені провідні тіла, поверхні провідних тіл є еквіпотенціальними і лінії напруженості поля перпендикулярні до них. Аналогічні граничні умови виконуються в електричному полі постійного струму, що розтікається в провідному середови­щі з металевих електродів, питома провідність яких набагато більша питомої провідності середовища. Поверхні електродів в цьому випадку можна вважати еквіпотенціальними. Отже, якщо фор­ма електродів буде відповідати формі заряджених тіл, і якщо співвідношення між струмами, що витікають з електродів буде відпо­відати співвідношенню зарядів тіл, то картина електричного поля струму буде аналогічна картині електростатичного поля.

У відповідності з вищесказаним картина електричного поля в діелектрику, що оточує двопровідну лінію, буде такою ж як картина електричного поля струму в слабкопровідному середовищі, що ото­чує два довгих паралельних циліндричних електроди.

Електричне поле двопровідної лінії можна розрахувати аналітично. Розглянемо лінію, що складається з двох довгих пара­лельних проводів з зарядами і - на одиницю довжини (рисунок 1.1). Нехай радіус r₀ проводів малий порівняно з відстанню h між ними. Тоді електричні осі проводів співпадають з їх геометричними осями О₁ і O₂.

Потенціал в довільній точці поля за умови, що потенціали в точках площини YOZ рівні нулю, визначається виразом:

(1.1)

де a, b - відстані від цієї точки до негативно і позитивно зарядженої осі відповідно.

Рівняння еквіпотенціальної лінії , або є рівняння кола з координатами центра

, y=0

(1.2)

і радіусом

.

(1.3)

Рисунок 1.1 – Картина електричного поля двопровідної лінії

Отже, лінії рівного електричного потенціалу поля двох заряджених осей являють собою сімейство ексцентричних кіл з центрами на осі x.

Детальний аналіз рівнянь ліній напруженості поля [2] показує, що вони являють собою дуги кіл, які починаються на осі з додатним зарядом і закінчуються на осі з від’ємним зарядом, центри яких лежать на осі y.

Картина поля двопровідної лінії повторюється у всіх площинах, перпендикулярних до осей проводів, тобто поле двопровідної лінії є плоскопаралельним. Для експериментального дослідження плоскопаралельного поля нема необхідності мати модель у вигляді нескінченно довгих електродів, оточених безмежним середовищем. Досить із всього середовища вирізати його частину, обмежену лініями струму. Саме такою частиною є круг з стального листа, що використовується в роботі в якості моделі.