Обработка результатов исследования
Предлагается,
как уже выше было отмечено, убедиться
в справедливости равенства
и, следовательно,
,
а также в справедливости соотношений
,
Рекомендуется
проверить связь между коэффициентами
и
, которая выражается в виде
,
где
определитель
системы (*)
и
алгебраическое
дополнение определителя
, получающееся при вычеркивании в
последнем k-ой
строки и p-
го столбца
и умножения вновь полученного определителя
на
.
Предлагается
сделать чертеж сечения кабеля и изобразить
приблизительно на этом чертеже картину
электрического поля между жилами и
оболочкой, соответствующую опыту при
измерении одного из коэффициентов
.
Поля следует изобразить соответственно индексам у коэффициентов, указанным преподавателем.
При построении картины электрического поля следует руководствоваться условиями приближенного графического построения плоскопараллельного поля.
При определении собственных частичных емкостей, например , все жилы имеют одинаковый отличный от нуля потенциал. При этом уравнения (***) принимают вид
,
,
,
т.е. справа остается только по одному члену уравнения, который равен потоку смещения, линии которого начинаются на соответствующем положительно заряженном теле и заканчиваются на заземленном теле, т.е. оболочке.
При определении
взаимных емкостей, например
и
(равно как
и
),
1-я жила имеет потенциал, отличный от
нуля, а все остальные жилы и оболочка
имеют одинаковый потенциал, равный
нулю.
При этом уравнения (***) примут вид
Из уравнений
следует, что все линии потока смещения
определяются положительным зарядом
и начинаются на 1й жиле, а отрицательные
заряды
и
определяются
потоками смещения, линии которых
заканчиваются на соответствующих жилах.
Таким образом, по картинам поля, построенным для условий, при которых определялись коэффициенты, можно определить и оценить порядок величин коэффициентов и сравнить с их измеренными значениями.
Контрольные вопросы
Какое поле называется потенциальным?
Каким уравнением, Пуассона или Лапласа, описывается поле поверхностных зарядов?
Поле создано заряженными проводящими телами. Каким уравнением, Пуассона или Лапласа, оно описывается?
Два проводящих тела медленно приближаются друг к другу. Как изменяются потенциальные коэффициенты ,
,
?При какой форме и расположении трех тел их взаимные потенциальные коэффициенты равны между собой?
Изменятся ли потенциальные коэффициенты
при
дополнении системы еще одним проводником?
Изменятся ли при этом коэффициенты
и
?Чем различаются изображения силовых линий электростатического поля в областях, где имеются сосредоточенные заряды и где их нет?
Почему при изображении картины плоскопараллельного поля силовые и эквипотенциальные линии наносятся так, что приращения потока и потенциала при переходе к соседней линии сохранялись постоянными?
В центре какой из двух ячеек картины поля напряженность больше: в ячейке большего или меньшего размера?
Лабораторная работа № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСТЕКАНИЯ ТОКА В ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЕ И СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
Большое практическое значение имеет явление растекания тока в земле с зарытых в неё металлических проводников, служащих для заземления тех или иных точек заземляющих устройств и электрических цепей [1]. Систему таких зарытых в землю проводников называют заземлителем. Сопротивление, которое встречает ток при растекании в земле от заземлителя, называют сопротивлением заземлений. Сопротивлением металлических частей самих заземлителей можно пренебречь по сравнению с сопротивлением растекания тока в земле. В мощных электроэнергетических устройствах при коротких замыканиях на землю какой-либо точки электрической цепи, которая нормально не должна иметь соединения с землей, возникают большие токи короткого замыкания, проходящие через заземлители, землю и место повреждения цепи. Падение напряжения в земле около заземлителя зависит от величины тока короткого замыкания и от сопротивления заземления. Чрезвычайно важно стремиться уменьшить по возможности это падение напряжения, что можно достичь уменьшением сопротивления заземления. Для уменьшения сопротивления заземления есть два пути: увеличение размеров системы, образованной заземляющими проводниками и если это возможно, увеличение проводимости земли.
Особенно важно придать системе заземляющих проводников такую конструкцию, чтобы падение напряжения от токов короткого замыкания, возникающее на поверхности земли, на длине человеческого шага, так называемое шаговое напряжение, нигде не превышало величины, при которой через идущего по земле человека могут протекать опасные для его жизни токи.