рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Философия
/
Закон Джоуля-Лєнця і перетворення енергії

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Закон Джоуля-Лєнця і перетворення енергії

Закон Джоуля-Лєнця і перетворення енергії - раздел Философия, Електродинаміка та поширення радіохвиль. Теорія електромагнітного поля Електромагнітне Поле Володіє Енергією. Ця Енергія Може Перетв...

Електромагнітне поле володіє енергією. Ця енергія може перетворюватися в інші види енергії. З’ясуємо яким чином вектори поля , , , визначають енергію електромагнітного поля.

Таблиця 4.1 - Енергетичні величини в теорії електромагнетизму

Назва	Позначення	Од. вимірювання (Сі)
1. Енергія електромагнітного поля		Джоуль (Дж)
2. Електрична енергія		Джоуль (Дж)
3. Магнітна енергія		Джоуль (Дж)
4. Потужність		Ватт (Вт)
5. Потужність поглинання (потужність втрат)		Ватт (Вт)
6. Потужність сторонніх джерел (потужність джерел)		Ватт (Вт)
7. Густина енергії електромагнітного поля
8. Густина електричної енергії
9. Густина магнітної енергії
10. Густина потужності
11. Густина потужності поглинання
12. Густина потужності сторонніх джерел
13. Потік потужності		Вт
14. Густина потоку потужності

Енергія електромагнітного поля ЕЕМП, яка знаходиться всередині об’єму V змінюється. Факторами зміни енергії являються:

а) перетворення частини ЕЕМП в інші види енергії;

б) робота сторонніх джерел, що можуть як збільшувати запас енергії, так і зменшувати його;

в) обмін енергії між виділеним об’ємом V і навколишніми його областями простору за рахунок процесу, який називається випромінюванням.

Розглянемо перший фактор. З фізики відомо, що при наявності струму в середовищі виділяється тепло. За законом Джоуля-Лєнца можна записати

Він визначає потужність джоулевих втрат. Застосовуючи цю формулу до нескінченного малого циліндра об’ємом , отримаємо

Інтегруючи цей вираз, отримаємо

. (4.1)

Підінтегральний вираз

являється густиною потужності, тобто потужність віднесена до одиниці об’єму

. (4.2)

Отриманий вираз потужності (4.1) і її густини (4.2) мають універсальний характер. Вони справедливі не тільки при розрахунку джоулевих втрат, але і в усіх випадках, коли розглядаються струми.

В залежності від напрямку руху зарядів величина густини потужності може бути як позитивної так і негативної. Заряди можуть прискорюватися полем. При цьому , і енергія у поля відбирається. Очевидно, що , якщо і антипаралельні. Це в тому випадку, якщо рух зарядів проти поля створюється якимось не електромагнітним “стороннім” процесом, який віддає свою енергію полю, яке гальмує заряди.

Розглянемо другий фактор. Дії сторонніх джерел змінюють матеріальне рівняння – закон Ома в диференційній формі :

. (4.3)

Визначимо, використовуючи (4.3), напруженість електричного поля . Поділивши цей вираз на – питому провідність, отримаємо:

. (4.4)

Помноживши праву і ліву частину (4.4) на – об’ємну густину струму провідності, отримаємо густину потужності р:

. (4.5)

Рівність (4.5) можна записати у вигляді

, (4.6)

де

. (4.7)

Густина потужності втрат в (4.7) характеризує поглинання, втрати електромагнітного процесу (перетворення в тепло, джоулева потужність). Критерій придатності: (поле віддає енергію), якщо кут між і менше .

Густина сторонніх джерел характеризує процес перетворення енергії різних видів (наприклад, хімічної, механічної) в електромагнітну. Критерій придатності: (поле набуває енергії), якщо кут між і більше (скалярний добуток менший нуля). Виникають так звані “негативні втрати”. Найбільш ефективне віддання енергії ЕМП від сторонніх джерел, коли і протилежно направлені.

Сторонні сили, як правило локалізовані. Якщо, наприклад, вони зосередженні в деякій області то згідно рівності (4.3) в і поза . Область – називається областю джерела сторонніх сил. Проінтегрувавши по об’єму V вираз (4.7), отримаємо повну потужність

Цю рівність можна записати у вигляді , де

(4.8)

Третій фактор буде розглянутий в п. 4.2.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Електродинаміка та поширення радіохвиль. Теорія електромагнітного поля

Запорізький національний технічний університет... Л М Логачова В П Бондарєв...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Закон Джоуля-Лєнця і перетворення енергії

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

К О Н С П Е К Т
лекцій з дисципліни “Електродинаміка та поширення радіохвиль” “Теорія електромагнітного поля” для студентів спеціальності 8.090.701 “Радіотехніка”

Загальні відомості
В радіотехніці та електротехніці певний клас задач розв’язують за допомогою теорії кіл, яка застосовується до тих пір, поки зберігається зміст поняття електричного кола. Це дозволяє відійти

Заряди і струми – джерела електромагнітного поля
Електричний заряд – одне із властивостей елементарних частинок речовини. Розрізняють два види зарядів – позитивні та негативні. Експериментально виявлена дискре

Вектори електромагнітного поля
Взаємодія між зарядженими частинками здійснюється через ЕМП, яке вважається визначеним, якщо в кожній точці простору відомі величини і напрям чотирьох векторів:

Класифікація середовищ
Властивості середовища характеризуються параметрами . Параметр

Основні рівняння електромагнетизму
В розділі 1 було з’ясовано, що шість векторів ,

Таблиця 2.1
Інтегральна форма Диференційна форма

Четверте рівняння Максвела: соленоїдальність поля магнітної індукції
Це рівняння в інтегральній формі співпадає з законом Гауса для магнітного поля, яке формулюється так: потік вектора

Закон збереження зарядів
Інтегральна форма. Закон неперервності тісно пов’язаний з законом збереження зарядів: ні при яких умовах електричні заряди не можуть спонтанно зароджуватися, аб

Закон Ома в диференційній формі
Закон виражає залежність густини струму провідності в який-небудь точці провідного середовища ві

Резюме до повної системи рівнянь Максвела
Рівняння Максвела описують властивості ЕМП. На підставі цих рівнянь можна зробити такі висновки: 1. Електричні і магнітні поля тісно зв’язані між собою. Будь-яка зміна одно

Рівняння Максвела і сторонні струми
При розгляді системи рівнянь Максвела в диференційній формі разом з матеріальними рівняннями, під вектором

Гармонічні коливання і комплексні амплітуди
Всі реальні електромагнітні процеси можна представити або у вигляді суми дискретних гармонічних коливань, або у вигляді неперервного спектра гармонічних коливань. Такі представлення

Середні значення
Для періодичної функції від t, середнім значенням називається поділений на Т (період) інтеграл від 0 до Т. Середнє значення від

Рівняння Максвела в комплексній формі
Рівняння Максвела – це лінійні диференціальні рівняння. Тому, при вивчені гармонічних полів, замість векторів

Класифікація електромагнітних явищ
Система рівнянь Максвела охоплює сукупність електромагнітних явищ. В ряді випадків ці рівняння спрощуються. У самому простому випадку електромагнітне поле не залежить від ч

Поля на межі розділу середовищ
У будь-якій задачі електромагнітне поле тим або іншим чином обмежене у просторі. Природними межами можуть бути, наприклад, металеві стінки, або межа розділу між середовищами з різни

Граничні умови для векторів електричного поля
А. Нормальні складові. Вектор електричної індукції

Граничні умови для векторів магнітного поля
В. Нормальні складові. Нормальні складові вектору магнітної індукції

З урахуванням сказаного, можна записати
, (3.22) де

Баланс потужностей електромагнітного поля
Для отримання рівняння балансу необхідно скористатися першим і другим рівнянням Максвела в диференційній формі

Енергія електромагнітного поля
Енергію електромагнітного поля, яка запаслася в області V, можна визначити інтегруванням за часом виразів (4.17) і (4.18), що визначають потужність магнітного і електричного полів

Рівняння балансу для середньої за період потужності. Комплексна потужність
Рівняння балансу потужностей (4.14) в 4.3 було сформульоване для миттєвих значень. Воно виконується в кожний момент часу. У випадку періодичних полів розглядаються енергетичні співвідношення для се

Швидкість розповсюдження електромагнітної енергії
Існує аналогія між електричними величинами (4.22) з одного боку і зарядами і струмами (1.16) – з другої:

Теорема єдиності для внутрішніх і зовнішніх задач електродинаміки
Рівняння Максвела являються диференційними рівняннями в частинних похідних і припускають безліч розв’язків. Щоб отримати єдиний розв’язок

Лема Лоренця
Якщо в лінійному ізотропному середовищі система сторонніх джерел з густиною струмів створює еле

Теорема взаємності
Нехай джерела з густиною струмів зосередженні в об’ємі

Переставна двоїстість рівнянь Максвела
Розглянемо систему рівнянь Максвела для гармонічних коливань: (4.71)

Принцип суперпозиції
Для лінійного ізотропного середовища, диференціальні рівняння відносно будь-якого вектора електромагнітного поля залишається лінійними. З математичного аналізу відомо, що сума части