iomeldar (1021896), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Ответ. Вектор Г1 направлен параллельно осн провода; по величине он приблизительно равен и( 4п)?э 1п — ' ч )? 1.25. Как повлияет иа энергетический Галане линии передачи увеличение сопротивления проводов при всех прочих равных условиях? Как это отразится на векторе Пойнтннга? Оп~вель Несколько бальшан часть мощности, развиваемой источником электрической энергии, будет расходоваться на кагреванне проводов.
Вектор Пайнтинга будет иметь на всех участках цепи несколько большую поперечную составляющую. 1.26. Чему равен поток вектора Пойнтннга через поверхность, охватывающую только источник электрической знергииз Ошввль Поток вектора Пойнтинга равен мощности, получаемой от источника электрической энергии. 1.27. Чему равен поток вектора П через поверхность, охватываюьцу~о во~о внешнюю (по отношению к источнику электрической энергии) часть электрической цепи? Ошввт. Поток вектора П равен мощности, расходуемой во внешней цепи и отличающейся от мощности, получаемой от источника электрической энергии, только направлением 1.2З. Что означает противоположное направление векторов Е и 6. Где зто может быть обнаружено? О~лвет.
Вто указывает на генерирование электрической энергии, что имеет место а источниках электрической энергии. 1.2В. В какой среде векторы Е и б в общем случае не совпадают по направлению? Оямаа. В диэлектрике, обладающем заметной проводимостью. 1,ЗО. Как при схематическом изображении проводящей цепи отразить существование таких интегральных величин, как магнитный поток и заряды иа электродах кондексатора? Ответ. Магнитный поток отражается величиной нндуктнвности, а заряды на электродах — емкостью конденсатора. Глава П ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И ЦЕПИ ПРИ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ТОКАХ И НАПРЯЖЕНИЯХ В 2,1.
Явления электромагнитной индукции, самоиндукции н взаимной индукции Более сложные процессы наблюдаются в электрической цепи (включая и окружающую среду) при питании ее от такого источника электрической энергии, э. д. с. которого изменяется во времени. Тогда все дифференциальные и интегральные величины, характеризующие состояние цепи, изменяются во времени; прп этом обнарунгиваются принципиально новые явления. При изменении магнитного поля проявляется закон электромагнитной индукции, выражающий связь между э. д.
с. нндуктированной в некотором замкнутом контуре, н скоростью изменения магнитного потока, сцепленного с этим контуром, бгр е= —. бт Отрицательный знак в этой формуле означает, что положительная э, д, с. индуктируется в контуре при уменьшении положительного магнитного потока, если положительные направления э. д. с. и магнитного потока согласованы между собой по правилу правого винта. Закон электромагнитной индукции может проявляться в различной форме.
Качественная характеристика этого закона в наиболее общем виде дается законом Ленца: индуктированная электродвижущая сила всегда противодействует причине, вызы- вающей изменение состояния. В + + этом проявляется принцип элек- тромагнитной инерции. + На рис. 2.1 показан электро+ + магнит, в поле которого со скоростью и вводится проводящий замкнутый виток. В этом витке во время его движения индуктнруется э. д. с., направление которой определяется правилом пра- М вЂ” 8 вой руки. Согласно закону Ленца, направление индуктированной э.
д. с., совпадающее с направлением вызванного ею тока, должно Рис. 2.! быть таким, чтобы направление магнитного поля, обусловленного этим током, было противоположно направлению поля электромагнита (действие э. д. с. электромагнитной индукции направлено в сторону сохранения прежнего значения сцепленного с контуром магнитного потока). При удалении витка нз магнитного поля электромагнита (рис. 2.!) индуктированная э. д. с. изменяет свое направление на обратное (в соответствии с тем же действием э. д. с. электромагнитной индукции). Э.
д. с. будет индуктироваться и в неподвижном витке — прп изменении магнитной индукции поля электромагнита,— а также при движении некоторой его части, н т. д. Э. д. с. индуктируется в любом замкнутом контуре, если изменяется связанное (сцепленное) с ннм потокосцепление. Если изменяющийся магнитный поток Ф сцеплен с каждым нз витков катушки, то э.
д. с., пндуктированная в этой катушке, иФ е= — ю —. Ж В более общем случае, когда с отдельными витками сцеплены разные магнитные потоки, индуктированная э. д. с, (2.1) 44 В указанных условиях э, д. с. индуктируется не только в проводящих контурах, но и в полупроводящих и в непрово- дящих, т. е. во всей среде, которая пронизывается изменяю- щимся магнитным полем. В индуктированном электрическом поле линейный интеграл напряженности по любому контуру определяет соответствующую э. д. с. Иначе говоря, линейный интеграл от напряженности электрического поля вдоль замк- нутого контура, выделенного в произвольной среде, равен э. д.
с., пндуктированной в контуре переменным магнитным потоком, пронизывающим поверхность, ограниченную этим контуром: с пФ е =- у Ег(1 = — . кг г Если в цепи имеется изменяющийся во времени ток 1=1(1), то изменяющимся во времени получается и соответствующее этому току магнитное поле, а это является причиной индукти- рования э.
д. с. В частности, э. д. с. индуктируется и в том контуре, в котором имеется убывающий ток. В соответствии с законом Ленца индуктированная э. д. с. здесь должна быть направлена в сторону поддержания прежнего значения тока. Указанное явление называется явлением самоиндукг1ии, а индуктнрованная э. д. с.— з. д. с. салгоимдукт1ии. В значительном числе практических случаев проводящая Масть цепи выполняется из сравнительно тонких проводов, влиянием внутреннего магнитного поля которых (возникаюгцего внутри проводов) можно пренебречь. Тогда с учетом (1.23) э. д. с. самоиндукцпн й е = — Е— В проводниках сравнительно большого сечения э.
д, с, самоиндукцпи, вызванные внутренним магнитным полем, могут оказать заметное влияние на распределение тока по сечению. Если в магнитном поле, связанном с проводящей частью цепи, в которой ток 1, =-1,(1) изменяется во времени, находится другая проводящая цепь, то индуктнрованная в ней э. д. с. называется з. д. с. азаимоиндукции (нли взаимной индукции). Если потокосцеплеиие с проводящей частью второй цепи' обоаначить через Ч'„, то э. д. с. взаимной индукции чЧ и тл ~Ь1 тм он ~ "1 ы лт где Л1„= —" — взаимная индуктивность цепей.
3 * Проводник предполагается достаточно тонким, а цепи взаимно неподвижными. В этом выражении отрицательный знак имеет тот же смысл, что и для э. д. с. самоиндукции, Из выражения М„=Ч'„~1, следует, что взаимная индуктив- ность есть скалярная величина, характеризующая связь потоко- сцепления взаимной индукции одной элекгрической цепи с током в другой цепи. Эта величина равна отношению потокосцепления взаимной индукции одной из цепей к току в другой цепи.
Еднница измерения взаимной нндуктивностн совпадает с единицей измерения индуктивностн ел.ч' 1в век ед. М = — ', = — =1 гн. ед. 1 !а Взаимная индуктивность цепей определяется аналогично индуктивности. В частности, для двух катушек с числом вит- ков ег, и ш„равномерно распределенных по сердечнику коль- цевой формы, М =рр,— ''3, 1ср где 1,р — средняя длина сердечника; 3 — площадь его поперечного сечения.
Взаимная индуктивность двух цепей зависит от их формы, геометрических размеров н взаимного расположения, а также от магнитных свойств окружающей среды. Если в двух цепях, расположенных достаточно близко друг к другу, имеются изменяющиеся во времени токи, то э. д. с. индуктируются в обеих цепях, причем в каждой из них индуктируе|ся как з. д. с. самопндукцин, так н э. д, с. взаимной индукции: гй ел в е = — Ь вЂ” ' — М— 'щ ' ж Всегда Энергия магнитного поля, сцепленного с двумя проводящими цепями, А = 2 (й,1, + 1.,1',) ~ М1,1,, при этом слагаемое М1,1, входит в выражение энергии с положительным знаком в том случае, когда магнитное поле, создаваемое током 1„ усиливает магнитное поле, создаваемое током 1'„ н с отрицательным знаком в когда ослабляет его.
В случае наличия токов в обеих цепях может происходить передача энергии нз одного контура в другой при посредстве магнитного поля. Явления самоиндукции н взаимной индукции в цепи постоянного тока в установившемся режиме не проявляются. Поэтому величины нндуктивностн 1 н взаимной нндуктпвностн М в соответствующих схемах обычно не применяются. Случаи неустановившнхся процессов рассматриваются особо.
Процессы, связанные с переходом от одного установившегося состояния к другому, называются переходными, илн неустановиаиимися. Вопросы для самопроверки 2.(. Будет лн изменяться ток в цепи катушки, в которую включен только источник электрической энергии с постоянной э, д, с., если к торцу катушки быстро приблизить массивный кусок сталиР Ответ. В связи с изменением магнитного состояния окружающей среды изменяется магнитное поле катушки, в результате чего индуктируетси э. д, с,, а следовательно, изменяется и ток в цепи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
