Для выполнения данного пункта краткие пояснения даны ниже.
Для расчета магнитного поля используем метод наложения и закон полного тока. При этом вектор напряженности магнитного поля и скалярный магнитный потенциал в точке N будут равны
,
где - модуль вектора напряженности от k провода с током
- расстояние от точки N до k провода (м);
- составляющая скалярного магнитного потенциала от тока (А);
- угол между осью х и радиусом (радиан);
- аргументы радиусов в комплексной форме (радиан):
- мнимая единица.
Скалярный магнитный потенциал равен алгебраической сумме составляющих потенциала , а вектор напряженности необходимо определить графическим сложением векторов которые перпендикулярны радиусам и связаны своим направлением с токами правилом правоходового винта.
Для определения силы F (Н/м), действующей на провод с током , необходимо определить напряженность на оси этого провода
где - модули напряженностей от токов 1 и 2 проводов; - аналогично п.1 контрольной работы; а затем нужно использовать закон Ампера:
|
|
,
причем вектор силы будет перпендикулярен вектору и направлен согласно правилу левой руки ( Гн/м).
Так как для рассматриваемой трехпроводной линии заданные постоянные токи проводов и протекают «от нас», а ток течет «к нам», то такую линию можно рассматривать как две двухпроводные линии с токами и , у которых два провода совпадают друг с другом и в них течет суммарный ток .
Для определения энергии магнитного поля находим собственные и взаимные индуктивности.
1. Собственные индуктивности двухпроводных линий на единицу длины (Гн/м):
2. Взаимные индуктивности двухпроводных линий (Гн/м)
,
где - расчетные составляющие напряженностей;
, - аналогично п.1контрольной работы.
В результате энергия, запасаемая в магнитном поле на единицу длины (Дж/м), составит
Контрольные вопросы
1. Какое поле называется магнитным?
2. Какие уравнения описывают магнитное поле постоянного тока?
3. Каковы граничные условия в магнитном поле постоянного тока?
4. Когда магнитное поле называется вихревым и потенциальным?
5. Когда целесообразно применять закон полного тока в интегральной форме?
6. В чем сущность и когда применяется метод наложения?
7. В чем сущность и когда применяется метод зеркальных изображений?
8. Когда используется скалярный магнитный потенциал?
9. Когда используется векторный магнитный потенциал?
10. Как определяются магнитный поток, индуктивность и энергия?
11. Как находятся силы, действующие на проводники с токами?
12. Как графически изображается картина магнитного поля?
Практическая работа №5
Намагничивание тел различной формы. Размагничивающий фактор
|
|
Цель работы: Для точки N, используя найденные вектора и , определить вектор Пойнтинга электромагнитного поля. (Вт/м2).
Условие практической работы: Трехпроводная линия (радиус проводов R=0.02 м), расположена в воздухе () параллельно проводящей плоскости (земли), как показано на рис. 5.1. Координаты проводов, их потенциалы и токи заданы в табл. 5.1.
Для точки N, используя найденные вектора и , определить вектор Пойтинга электромагнитного поля.
Рис.5.1. Расчетная схема
Таблица 5.1