Физико-технические основы электроэнергетики

1.

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
проф. Целебровский Юрий Викторович

2.

электромагнитное поле.
Магнитное поле
Магнитным полем называют одну из двух сторон
электромагнитного поля, характеризующуюся воздействием
на движущуюся электрически заряженную частицу с силой,
пропорциональной заряду частицы и её скорости.
Магнитное поле создается движущейся заряженной частицей.
(правило буравчика)
q
Индукция

3.

электромагнитное поле.
Магнитное поле
Основной физической величиной, характеризующей магнитное
поле в каждой его точке, является магнитная индукция.
Магнитной индукцией называется векторная величина,
определяющая силу f, действующую на единичный заряд q, и
направленную перпендикулярно направлению движения заряда,
движущегося с единичной скоростью v:
f1
B1
q 2 v2
v2
f
I 1
1
В1
Вектор магнитной индукции
направлен перпендикулярно
плоскости, которую образуют
взаимно перпендикулярные
вектора скорости и силы
(правило левой руки)
q2
Единица измерения магнитной индукции - тесла [Тл]

4.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Магнитной индукцией называется векторная величина*,
определяющая силу f, действующую на единичный заряд q, и
направленную перпендикулярно направлению движения заряда,
движущегося с единичной скоростью v:
Линии магнитной индукции
v2
f1
f1=B∙q∙v
f1=q∙E
B∙q∙v =q∙E
B∙v∙lab = E∙lab
U
В1
F
______________________________________
*Направление вектора определяется по правилу буравчика
E∙lab = Uab
Uав=v B lав

5.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Магнитный поток (поток вектора магнитной индукции) – поток
Ф вектора магнитной индукции В через какую-либо поверхность
B∙v =E
B
v2
f1
l HA
В
E
l HA l AB
E l AB
B S U
E∙lAB
В1
Ф=U∙τ
F
Единица измерения магнитного потока - вебер [Вб]

6.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Магнитный поток
Тл∙м2⇒вебер (Вб)
B
(II)
Поток магнитной индукции В через
замкнутую поверхность S равен нулю.
= Магнитные заряды не существуют.
(Закон Гаусса для магнитного поля)
Это 2-е уравнение Максвелла
для электромагнитного поля

7.

электромагнитное поле.
Магнитное поле
0 I1 I 2 2
F
l
2
4 r
о= 4π·10-7 Гн/м
В2
Закон Ампера
v1
v2
1
Δl
r
В1
2

8.

Другая форма закона Ампера
I1 l1
F 0
I l 2
2 2
4 r
I 2 l 2
q l 2
В
Fl B I l
Закон Ампера

9.

3. Напряжённость магнитного поля - Н
Закон Био-Савара-Лапласа:
Напряжённостью магнитного поля Н называется векторная величина,
пропорциональная силе тока I , протекающего по элементарному отрезку
проводника длиной Δl, длине этого отрезка и обратно пропорциональная
квадрату расстояния r до рассматриваемой точки поля.
I
I 1 l 1
В 0
2
4 r
Δl
В=μ0Н
r
Н

10.

Теорема о циркуляции магнитного поля
I
Ток смещения
Ток проводимости
dQ/d
Плотность тока смещения
D=dQ/dS
H
(IV)
Сумма тока проводимости I и тока смещения dQ/dτ через
незамкнутую поверхность S равна циркуляции напряжённости
магнитного поля на замкнутом контуре длиной l , который является
границей поверхности S. (четвёртое уравнение Максвелла).

11.

Основные характеристики магнитного поля
А) Магнитная индукция – плотность магнитного потока
dФ
вебер
Вб
B
; тесла
;
Тл
2
2
dS
метр
м
Б) Напряжённость магнитного поля
В ампер А
Н
;
;
о метр м
Для длинного проводника с током:
I
r
H=I / 2πr
В=μ0Н
Н

12.

Основные характеристики магнитного поля
Кинетическая энергия поля:
к
W
[Дж]
W [Дж]==U[Дж/Кл]∙Q[Кл]
U[Дж/Кл]∙I[A]∙τ[c]
Удельная кинетическая энергия поля:
W
U I
B H
V
S l
к
B c A Дж
2
3
м м
м
В магнитном поле:
к
W
уд
= Н∙В
3
[Дж/м ]

13.

Сравнение электрического и магнитного
полей
Силовые линии поля
q
Магнитное поле создаётся
движущимся зарядом
(электрическим током),
определяемым вектором скорости.
Магнитное поле – это векторное
поле.Главной его характеристикой в
каждой точке является вектор
магнитной индукции В
Электрическое поле создаётся
скалярной величиной –
электрическим зарядом.
Электрическое поле относится к
потенциальным полям.Главными
характеристиками поля являются
потенциал φ и напряжённость Е
поля в каждой точке
Линии магнитной индукции
I

14.

Сравнение электрического и магнитного
полей
Плотность потока электрического
смещения – D [Кл/м2]
Плотность магнитного потока,
магнитная индукция – В [Вб/м2]
Напряжённость электрического поля
– Е [В/м]
Напряжённость магнитного поля –
Н [А/м]
Кинетическая энергия поля
Потенциальная энергия поля
Е∙D
Н∙В
Электрическая постоянная – ε0 [Ф/м] Магнитная постоянная – μ0 [Гн/м]
D=ε0E
B=μ0 H
Силовые характеристики
поля
Источники поля

15.

Лекция окончена.
Прошу задавать вопросы.
Можно в письменном виде.
ПС 500 кВ Означенное, ОРУ 220 кВ