Свойства диэлектриков. - раздел Право, ГЛАВА III Электрическое смещение В Заключение Настоящей Главы Мы Дадим Краткий Обзор Некоторых Основных Свойс...
В заключение настоящей главы мы дадим краткий обзор некоторых основных свойств изолирующих материалов (диэлектриков):
а) Диэлектрическая постоянная e. Она является главной характеристикой изолирующей среды в отношении ее электрических свойств, определяя степень участия среды в том физическом процессе, который происходит в электрическом поле. От величины диэлектрической постоянной зависит электрическое смещение, являющееся
основной электрической деформацией среды, отражающейся на всех проявлениях электрического поля. В связи с этим диэлектрическая постоянная e входит в формулировку закона Кулона, выражающего силы механического взаимодействия между двумя наэлектризованными телами. От величины e зависит электроемкость и т. д. Как увидим в главе VIII, от диэлектрической постоянной среды зависит скорость распространения в ней электромагнитных возмущений. Вообще не существует ни одного явления, наблюдаемого в электрическом поле, которое не зависело бы в количественном отношении от величины e.
В нижеследующей таблице приведены в виде примера некоторые цифры, характеризующие диэлектрическую постоянную для различных диэлектриков. Необходимо при этом иметь в виду, что промежуток времени, в течение которого твердый или жидкий диэлектрик находится в электрическом поле, имеет большое влияние на результат определения величины e. Есть еще целый ряд других обстоятельств, осложняющих определение e, как-то: температура, давление и т. д. Ввиду всего этого значения e, в особенности для твердых и жидких диэлектриков, приводимые ниже, следует рассматривать как весьма приблизительные. Они относятся к атмосферному давлению и температуре, равной 20° С, и при этом даны в абсолютной электростатической системе (для пустоты принимаем e0=1).
б) Явление остаточного заряда и диэлектрическая вязкость. Так называется явление, заключающееся в следующем. Если зарядить конденсатор, металлические обкладки которого непосредственно соприкасаются с промежуточным твердым или жидким диэлектриком, и затем разрядить этот конденсатор, соединив на короткое время его обкладки проводником, то через некоторое время обычно оказывается, что обкладки его вновь заряжены, так что его можно
вторично разрядить, опять соединив обкладки, и т. д. Этот опыт практически можно воспроизводить много раз, пока, наконец, конденсатор не разрядится окончательно. Одним словом, при первом разряде не весь заряд конденсатора разрядился. Некоторая часть сохранилась, и этот остаточный заряд освобождается лишь постепенно, Наблюдается и обратное явление. После заряжения конденсатора разность потенциалов между его обкладками постепенно начинает уменьшаться, если только обкладки после заряжения немедленно изолируются от всякого соприкосновения с внешним генератором электрической энергии. При этом разность потенциалов ассимптотически приближается к некоторой предельной величине. Явление это отнюдь не связано с проводимостью диэлектрика и может наблюдаться в случае наилучших изоляторов.
Максвелл рассматривал явление остаточного заряда как результат упругого последействия при электрических деформациях в диэлектрике. Он пришел к заключению, что остаточный заряд может образоваться только в том случае, если диэлектрик неоднороден. Этот вывод подтверждается позднейшими исследованиями с возможно чистыми и однородными диэлектриками. Так было найдено, что чистые кристаллы кварца почти не дают, а исландский шпат совсем не дает остаточного заряда. Так же не наблюдается это явление и в случае чистых изолирующих масел, взятых в виде однородного слоя; однако, остаточный заряд обнаруживается в случае, если диэлектрик состоит из ряда слоев различных изолирующих масел. Следует обратить внимание на то обстоятельство, что сотрясения диэлектрика, когда он находится в электрическом поле, способствуют увеличению остаточного заряда. Наоборот, в процессе разряда сотрясения ускоряют освобождение скрытого заряда. Все это в высокой степени напоминает влияние сотрясений на магнитное состояние ферромагнитных материалов (см. § 39) и, повидимому, свидетельствует о том, что в процессе образования деформации электрического смещения в диэлектрической материальной среде имеют место действительные смещения каких-то элементов материи. Весьма возможно, что к остаточной электрической деформации, как было бы правильнее назвать разбираемое явление, имеет непосредственное отношение то движение ионов в диэлектрике, которое в последнее время было предметом обстоятельного изучения со стороны А. Ф. Иоффе.
По существу, описываемое свойство остаточного заряда должно быть рассматриваемо как проявление диэлектрической вязкости вещества, выражающиеся в том, что величина электрического смещения D, соответствующая данному значению электрической силы Е, устанавливается не сразу, а достигается лишь с течением времени, ассимптотически, в связи с какими-то задерживающими факторами, обусловливаемыми природою данного диэлектрика. В этом отношении есть много общего с магнитной вязкостью (см. § 41). Подобное сходство, повидимому, обусловливается тем, что в обоих случаях материальная среда принимает самое интимное участие в явлениях, происходящих в пространстве во время образования в нем поля
(магнитного или электрического). Существование диэлектрической вязкости является одною из основных причин тех затруднений при определении e, о которых было выше упомянуто. Практически это свойство вязкости приводит, между прочим, к тому, что емкость обычных конденсаторов с твердыми диэлектриками уменьшается по мере повышения частоты, с которою производится перезаряжение. И это обнаруживается особенно резко в случае явно неоднородных диэлектриков. Так, например, в одном опыте Эйслера емкость конденсатора с парафинированной бумагой в случае длительного заряжения при постоянной разности потенциалов оказалась равной 2,5 микрофарады; при переменной же ЭДС с частотою в 18 периодов в секунду она упала до 2,15 микрофарады, и, наконец, при частоте в 45 периодов в секунду емкость того же конденсатора оказалась равной 2,01 микрофарады. Этот пример показывает, насколько важно при точных измерениях не упускать из вида непостоянство емкости простых конденсаторов. Только воздушные конденсаторы совершенно свободны от этого недостатка. Слюдяные конденсаторы хотя и уступают воздушным, но все же практически более или менее удовлетворительны. Для того, чтобы избегнуть неопределенности при измерении диэлектрической постоянной в по способу сравнения емкостей, нередко работают с очень высокими частотами) при применении которых достигается относительная устойчивость получаемых значений e для данного диэлектрика.
Диэлектрический гистерезис. Если подвергать диэлектрик воздействию со стороны переменного электрического поля, то наблюдается некоторое нагревание диэлектрика в связи с возникающими в нем потерями энергии, обусловленными именно периодическими изменениями электрической деформации. По аналоги с тем, что мы имели в случае перемагничивания ферромагнитных материалов (см. § 33—35), Штейнметц назвал это явление диэлектрическим гистерезисом. Действительная природа диэлектрического гистерезиса в настоящее время еще далеко не выяснена. Можно предполагать, однако, что потери, ему приписываемые, имеют тесную связь с только-что рассмотренным явлением диэлектрической вязкости. И. И. Боргман еще в 1886 г. произвел опытное исследование тепловых потерь в диэлектрике конденсатора, возникающих в нем под влиянием периодических изменений электрического поля и пришел к заключению, что эти потери пропорциональны квадрату максимального напряжения, прилагаемого к обкладкам конденсатора. Штейнметц на основании своих собственных опытов и опытов других исследователей, пришел к заключению, что при повышенных частотах потери на диэлектрический гистерезис на один цикл выражаются соотношением, которое мы можем представить в следующем виде:
AD=kfE2,
где f есть частота и Е—электрическая сила. В связи с этим в обычной технике переменных токов при сравнительно низких частотах практически, в огромном большинстве случаев, можно пренебречь
потерями на диэлектрический гистерезис. Но в технике высоких частот этими потерями пренебрегать, вообще говоря, совершенно невозможно, и поэтому надо с большою внимательностью относиться к выбору диэлектриков в технике высоких частот. Вопрос о показателе степени в формуле Штейнметца для потерь на диэлектрический гистерезис в последнее время подвергается некоторым сомнениям. Есть указания на то, что этот показатель в целом ряде случаев больше двух. Для характеристики потерь на диэлектрический гистерезис приводим несколько цифр, представляющих собою ватты на кубический сантиметр объема диэлектрика при 1000 периодах в секунду и при градиенте поля, равном 1000 вольт на сантиметр (по данным Александерсона):
Приведенные цифры относятся к температуре в 20 С.
г) Проводимость диэлектриков. Кроме потерь на диэлектрический гистерезис, во всех обычных изолирующих материалах имеет место рассеяние энергии вследствие того, что они не являются идеальными изоляторами, но в большей или меньшей степени обладают обычной проводимостью, которую принято характеризовать обратной ей величиной сопротивления изоляции. В виде примера даем удельные сопротивления некоторых материалов, известных высокими изолирующими качествами. Сопротивление выражено в мегомах на см/см2при температуре 20°С:
Температурный коэффициент сопротивления изоляции диэлектриков отрицателен, т. е. с повышением температуры сопротивление их падает. Таким образом, при данном напряжении в цепи ток через диэлектрик растет с повышением температуры, и вместе с тем растут и джоулевы потери в диэлектрике, что при отсутствии специальных мер предосторожности легко может привести и иногда приводит к разрушению диэлектрика.
д) Электрическая прочность, или прочность изолирующих материалов на пробой, является весьма существенной характеристикой этих материалов, в связи с развитием техники высоких напряжений. Во многих случаях диэлектрик нередко оказывается под воздействием сравнительно очень больших электрических сил, и, вместе с тем, деформация электрического смещения может достигать столь больших значении, что за пределом их наступает так называемый разрывной разряд, сопровождаемый разрушением диэлектрика в данном месте. Все это надо рассматривать в качестве результата того, что при создании деформации электрического смещения, как было уже выше указано, имеет место действитель-
ное перемещение каких-то элементов вещества диэлектрика, так что электрическая деформация сопровождается чисто механическими напряжениями в объеме диэлектрика. Существование этих напряжений Максвелл теснейшим образом связывает с тяжением вдоль линий электрического смещения или, как мы теперь выражаемся, с тяжениями фарадеевских трубок. В этом отношении интересны следующие слова Максвелла: „Электрическое тяжение в этом смысле есть тяжение в точности такого же рода и измеряемое таким же путем, как и натяжение некоторой веревки, и о диэлектрической среде, которая может выдерживать определенное тяжение и нисколько не больше, можно сказать, что она обладает определенною прочностью совершенно в том же смысле, как мы говорим, что веревка обладает определенною прочностью". В связи со сказанным ясно, что в случае неоднородного электрического поля опасность пробоя будет больше всего в местах, где электрическая сила имеет наибольшее значение, т. е. где фарадеевские трубки наиболее густо расположены. Это обыкновенно бывает у тех частей поверхности проводников, ограничивающих диэлектрик, которые имеют вид выдающихся углов, острий и т. п. Наоборот, чем меньше кривизна поверхности проводников, тем будет однороднее электрическое поле в диэлектрике, тем равномернее будут распределены в нем электрические тяжения и связанные с ними механические напряжения. Все это будет способствовать наилучшему использованию диэлектрика как надежного изолятора. Пробой диэлектрика определяется наибольшим значением электрического смещения и, соответственно, электрической силы. Таким образом, когда в цепи действует переменная ЭДС, при рассмотрении возможности пробоя по существу необходимо принимать во внимание амплитуду напряжения.
Полное пробивное напряжение, которое может выдержать некоторый слой диэлектрика в случае однородного электрического поля и не слишком малой толщины слоя можно считать пропорциональным толщине слоя (в первом грубом приближении).
Электрическую прочность изолирующих материалов обыкновенно выражают предельным значением градиента электрического поля (в вольтах на сантиметр), при котором уже начинается пробой. Так как в настоящее время высокие напряжения применяются главным образом в технике переменных токов, то электрическую прочность часто определяют в действующих вольтах на сантиметр в предположении синусоидальной формы кривой ЭДС.
Для воздуха, в случае однородного поля при 20° С и 760 мм давления, электрическая прочность равна приблизительно 30 киловольтам на сантиметр. На основании этого для случая гармонически изменяющейся электрической силы, с чем мы в общем встречаемся в технике переменных токов, можно с достаточною для практики точностью принять электрическую прочность равной 21 действующему киловольту на сантиметр. При температуре t° С и давлении
Н мм, в пределах обычных условий работы, Электрическую прочность воздуха можно представить следующим образом:
киловольт на сантиметр.
В нижеследующей таблице приведены величины электрической прочности некоторых изолирующих материалов, применяемых в технике высоких напряжений:
Как выше было указано, между толщиной изолирующего слоя и полным пробивным напряжением нет строгой пропорциональности, и потому приведенные цифры должны быть, собственно говоря, рассматриваемы лишь в качестве ориентировочных. Чем тоньше слой диэлектрика, тем больше отступления от указанной пропорциональности. Исследованиями А. Ф. Иоффе установлено; что в случае чрезвычайно тонких слоев диэлектрика, порядка сотых и тысячных долей миллиметра, пробивное напряжение приближается к некоторому пределу и не падает при дальнейшем уменьшении толщины слоя. Следовательно, электрическая прочность очень тонких слоев диэлектрика растет. Она достигает десятков миллионов вольт на сантиметр. А. Ф. Иоффе, исходя из этих данных, предложил составлять изолирующие материалы из большого числа чрезвычайно тонких диэлектрических слоев, чередующихся в отношении диэлектрической постоянной. Таким образом, оказывается возможным изготовлять изолирующие материалы, способные выдерживать на пробой в десятки раз большие напряжения чем обычные изолирующие вещества, взятые в виде сплошного слоя. Теория тех явлений, которые обусловливают необычайно большую электрическую прочность тонких слоев диэлектрика, непосредственно связана с рассмотрением подвижных ионов, существующих в объеме диэлектрика и принимающих участие в поляризации этого последнего, когда он подвергается воздействию электрического поля.
Все темы данного раздела:
Общая характеристика электромагнитных процессов.
В предыдущих главах мы коснулись одной стороны электромагнитных явлений, а именно, рассмотрели некоторые общие свойства магнитного потока и магнитного поля. Теперь сосредоточим наше внимание на др
Электрическое смещение. Основные положения Максвелла.
Известно, что между заряженными телами создается электрическое поле. Это поле деформирует диэлектрик, приводит его в некоторое напряженное состояние, называемое обычно электрической поляризацией
Мера электрического смещения.
Допустим, что мы имеем некоторый диэлектрик, и пусть действующая в нем в точке А электрическая сила Б направлена, как указано стрелкой (рис. 105).
Ток смещения.
Когда мы говорим об электрическом смещении, не следует, вообще говоря, смешивать этого понятия с электрическим током. Термин „электрическое смещение" мы должны понимать как меру деформации, п
Теорема Максвелла.
Представим себе замкнутую поверхность s, внутри которой как-либо распределены электрические заряды q1,q2, q3 и т. д. Пусть ds представля
Природа электрического смещения.
Максвелл в своих рассуждениях относительно электрического смещения совершенно не касается природы электричества и того, как надо понимать его движение. Все это не имеет значения в формальных постр
Формулировки.
Возвратимся к формулировке теоремы Максвелла:
Взяв от обеих частей этого равенства производную по s, получим:
Механическая аналогия.
Остановимся теперь на одной простой механической схеме с целью лучшего уяснения принципа замкнутости тока, а также для того, чтобы наглядно показать значение введенного Максвеллом в науку представл
Непрерывность тока в случае электрической конвекции.
Переход электричества из одного места в другое путем движения заряженных тел вообще и, в частности, заряженных элементарных частиц называется электрической конвекцией и представляет собою
Связь электрического поля с электромагнитными процессами. Область электростатики.
В самом начале предыдущей главы (§ 45) мы касались в общих чертах вопроса об электрическом поле и указывали, что его следует рассматривать как одну из сторон того основного электромагнитного проц
Закон Кулона и вытекающие из него определения и соотношения.
В настоящем параграфе мы даем краткую сводку основных определений и соотношений, относящихся к электрическому полю я вытекающих из закона Кулона. В первую очередь, конечно, напомним формулировку эт
Электродвижущая сила и разность потенциалов. Закон электродвижущей силы.
Рассмотрим в некотором электрическом поле две точки, А и В. Линейный интеграл электрической силы вдоль некоторого пути перехода от точки А к точке В, т. е.:
Электрическая деформация среды.
С точки зрения Фарадея и Максвелла, участие промежуточной среды в передаче электрических действий от одного наэлектризованного тела к другому, а также во всех вообще процессах, совершающихся в эл
Линии смещения.
Линиями электрического смещения, или просто линиями смещения называются такие линии, построенные в электрическом поле, все элементы которых совпадают по направлению с векторами
Трубка смещения.
Трубкою смещения называется объем диэлектрика имеющий форму трубки, образующими которой служат линии смещения.
Рассмотрим некоторую трубку смещения в промежутке между двумя наэлектр
Фарадеевские трубки.
В связи с тем, что было изложено в предыдущем параграфе об особых свойствах трубок смещения, оказывается целесообразным так подбирать размеры этих трубок, чтобы величина полного электрического сме
Фарадеевская трубка и количество электричества, с нею связанное.
В дальнейшем мы будем мыслить все электрическое поле заполненным фарадеевскими трубками. Совершенно подобно тому, как это было в случае магнитного поля в отношении магнитных линий, можно рассматри
Вторая формулировка теоремы Максвелла.
Так как электрическое смещение сквозь поперечное сечение фарадеевской трубки равно единице, то, следовательно, каждая такая трубка, пересекая некоторую поверхность, привносит в величину полного эл
Электризация через влияние. Теорема Фарадея.
Так называемая электризация через влияние, т. е. возникновение электрических зарядов на нейтральном до того проводящем теле в случае поднесения его к какому-либо другому заряженному телу, представл
Энергия электрического поля.
Выше было в достаточной степени выяснено (§§ 1 и 47), что, согласно воззрениям Фарадея и Максвелла, в пространстве, в котором существует электрическое поле, среда находится в особом вынужденном сос
Механические проявления электрического поля.
Механические взаимодействия, наблюдаемые в электрическом поле между наэлектризованными телами и формально описываемые при помощи закона Кулона, могут быть объяснены, с точки зрения
&nbs
Преломление фарадеевских трубок.
При переходе фарадеевских трубок (и вообще линий смещения) из одной диэлектрической среды в другую обычно мы имеем дело с изменением направления у самой поверхности раздела диэлектриков. Это явле
Электроемкость и диэлектрическая постоянная.
Допустим, что потенциал какого-либо проводящего тела есть U, а потенциалы всех других проводников, находящихся в электрическом поле, равны нулю. В этом случае между потенциалом данного тела
Общие соображения о природе тока.
В настоящей главе мы в самых общих чертах ознакомимся с современным состоянием вопроса о природе электрического тока. Хотя вопрос этот по существу относится к области чистой физики, однако,
Движение электричества внутри проводников.
Шестьдесят лет тому назад, говоря об электрическом токе как о явлении кинетического характера, Максвелл не мог не отметить того обстоятельства, что он ничего больше не в состоянии сказать о природ
Участие электрического поля в процессе электрического тока.
Основная мысль Фарадея относительно роли проводника, по которому течет ток, заключается, как было отмечено в предыдущем параграфе, в том, что проводник служит своего рода осью, вокруг которой надле
Участие магнитного поля в процессе электрического тока.
Представление о механизме того процесса, который происходит в пространстве вокруг проводника с током и который органически связан с магнитным полем, можно получить из картины преобразо-
Общие соображения.
В предыдущей главе мыпознакомились с общей характеристикой того сложного электромагнитного комплекса, который воспринимается нами, как электрический ток. Мы видели, что основной
Ионизирующие агенты.
Ионизирующим агентом называется всякий физический деятель, обусловливающий ионизацию газа, или, в более широком смысле этого термина, всякий деятель, обусловливающий появление в данном объе
Заряд и масса иона.
Из сказанного в предыдущих параграфах следует прежде всего, что заряды, несомые положительными и отрицательными ионами, будучи обратными по знаку, должны быть тождественными по абсолютной величин
Влияние давления газа на характер разряда.
Общий характер явлений, наблюдаемых при прохождении электрического тока через газ, т. е. при так называемом разряде через газ, зависит от целого ряда обстоятельств, как это уже отчасти должно быть
При атмосферном давлении.
Остановимся теперь на случае прохождения электрического тока через газ при атмосферном давлении. Ради простоты предположим, что мы имеем дело с воздухом. Представим себе (рис. 134) некоторый генер
Основные соотношения, характеризующие ток через газы.
Обратимся к схеме, изображенной на рис. 134, и допустим, что газ в промежутке между электродами В к С ионизируется некоторым неизменно действующим агентом, интенсивность которого будем хара
Тихий разряд. Корона.
Как уже было разъяснено выше (см. §§ 78, 81 и 82), стадия тихого разряда через газы возникает всякий раз, когда электрическая сила достигает такого значения, при котором начинается ионизация газа
Разрывной разряд.
Интенсивная ионизация газа под влиянием сильного электрического поля, характеризующая стадию тихого разряда, может, как мы знаем, завершаться разрывным разрядом, если только в системе нет ограниче
Вольтова дуга.
Мы уже имелислучай указывать выше (см. § 81), что при достаточной мощности генератора, питающего цепь, и при достаточно малом общем сопротивлении цепи — разряд через газообразную среду между двум
Дуговые выпрямители.
Дуговые выпрямители основаны на использовании неодинаковой роли положительного и отрицательного электродов вольтовой дуги. В то время, как положительный электрод играет пассивную роль в осн
Давлениях.
В случаях, когда стадия „тихого разряда" (см. § 81) имеет место в газообразной среде при достаточной степени разряжения (порядка 0,1 мм ртутного столба), с большой отчетливостью выявля
Прохождение электрического тока через пустоту.
Если в условиях опыта, о котором мы говорили в конце предыдущего параграфа, после достижения стадии развития катодных лучей при высоком разрежении газа мы будем продолжать откачивать газ, достига
Пустотные электронные приборы.
При практическом использовании накаленного катода для проведения электрического тока через пустотные приборы в настоящее время применяются самые разнообразные конструкции катода и самые разнообр
Основные положения Максвелла.
Настоящая глава посвящена изучению всякого рода динамических проявлений того электромагнитного процесса, который происходит в системе электрических токов. Мы будем при этом следовать пути, которы
Вторая форма уравнений Лагранжа.
Обоснование положения, что электрический ток есть явление кинетического характера, позволило Максвеллу дать стройное математическое исследование этого явления с помощью второй формы уравнений Лагра
Координатах.
Так как обобщенные координаты, как было выше указано, вполне определяют положение всех частей системы, то они должны быть связаны некоторыми зависимостями с декартовыми координатами всех точек сист
Выбор обобщенных координат для электродинамической системы.
Всякая электродинамическая система, вообще говоря, представляет собою совокупность проводящих цепей, по которым протекают электрические токи, т. е. механическую систему, совмещенную с системой эл
Энергия: пондеро-кинетическая, электрокинетическая и нондеро-электрокинетическая.
По аналитическому строению выражения для кинетической энергии (Т) электродинамической системы можно судить и о физическом характере этой энергии. В самом деле, выражение для кинетической эн
Общее обследование сил, действующих в электродинамической системе.
При наличии в системе процессов механических и электрических мы должны иметь в виду соответственно два рода сил: силы механические и силы электродвижущие. Если известна полная кинетическая энергия
Электрокинетическая энергия.
После общего обследования всех сил, могущих обнаруживаться в системе проводников с токами, сосредоточим наше внимание на электрокинетической энергии Te и рассмотрим более подробно
Электродвижущая сила самоиндукции.
Рассмотрим сначала простейшую систему, состоящую из одного проводящего контура (рис. 153).
Если к этому контуру п
Коэффициент самоиндукции.
Для количественного определения коэффициента самоиндукции некоторого контура мыможем воспользоваться любым из соотношений, характеризующих в той или иной степени электрокинетическ
Электродвижущая сила взаимной индукции.
Остановимся теперь на рассмотрении системы, состоящей из каких-либо двух проводящих цепей, по которым протекают электрические токи i1 и i2 (рис. 158).
Коэффициент взаимной индукции.
Совершенно подобно тому, что мы имели при определении коэффициента самоиндукции (см. соотношения 85 — 89 в § 99), и в случае количественного определения коэффициента взаимной индукции мы, вообще го
Индукции.
Обследуем теперь некоторые количественные соотношения между коэффициентами L1, L2 и М. Будем исходить из основного выражения для электрокинетической энер
Общие выражения для магнитных потоков, сцепляющихся с отдельными контурами системы.
Рассмотрим теперь самый общий случай системы из n электрических цепей. В этом случае, т. е. при наличии любого числа отдельных цепей, мы имеем:
Общие выражения для электродвижущих сил, индуктируемых в отдельных цепях системы.
На основании всего вышеизложенного мы можем, подводя итоги, написать ряд нижеследующих соотношений для электродвижущих сил, индуктируемых в отдельных цепях рассматриваемой системы:
Роль короткозамкнутой вторичной цепи.
При рассмотрении явлений самоиндукции и взаимной индукции мы видели, что величина полной ЭДС, возникающей в некотором проводящем контуре в качестве реакции на производимое изменение общих электрома
Действующие коэффициенты самоиндукции и взаимной индукции.
Выше было в достаточной степени разъяснено, что коэффициент самоиндукции цепи есть функция исключительно геометрических размеров контура данной цепи. Приведенные выше примеры подтверждают это поло
Электромагнитная сила. Общие соображения.
При анализе связи между кинетической энергией, присущей электродинамической системе, и силами, возникающими в такой системе, было получено (см, § 96) общее выражение для так называемой э
Условия возникновения электромагнитной силы.
Рассмотрим некоторый круговой контур (рис. 164), по которому идет постоянный ток, поддерживаемый с помощью внешнего источника.
Случай сверхпроводящнх контуров.
Для иллюстрации только-что сказанного рассмотрим некоторые случаи, когда токи в системе не сохраняются постоянными. В этом отношении особенный интерес представляют случаи сверхпроводящих цепей, соп
Случай контура с током во внешней магнитном поле.
Рассмотрим еще один пример, именно, движение контура во внешнем постоянном магнитной поле. Допустим, для простоты, что это поле создается постоянным магнитом NS (рисунки 167, 168, 169), а ко
Основная роль бокового распора и продольного тяжения магнитных линий.
Из рассмотренных нами примеров ясно, что все приведенные выше формулировки закона движений в электродинамической системе по существу являются именно лишь различными формулировками одного и того
Случай прямолинейного проводника во внешнем магнитном поле.
Однако, иногда применяется и другой подход к анализу и расчету сил, действующих в электромагнитных механизмах. Именно, иногда исходят из рассмотрения сил действующих на отдельный участок пр
Электромагнитные взаимодействия в асинхронном двигателе.
При совершенной справедливости формулировки, говорящей о стремлении всякого контура с током охватить наибольший внешний поток, интересно отметить, что в некоторых практических случаях это стремлен
Величина и направление электромагнитной силы в случае одного контура с током.
Рассмотрев физическую природу явления возникновения движений в электродинамической системе, обратимся к определению величины и направления электромагнитной силы в различных частных случаях.
Величина и направление силы электромагнитного взаимодействия двух контуров с током.
Рассмотрим теперь случай двух контуров, по которым протекают токи i1 и i2. Электрокинетическая анергия такой системы определяется выражением:
Контуров с током.
Обратимся к общему случаю системы, состоящей из произвольного числа контуров. Электрокинетическая энергия системы равна:
Электромагнитная сила, действующая на участок проводника с током, расположенный во внешней магнитном поле.
В тех случаях, когда вычисление внешнего потока, связанного с данным контуром, а следовательно, и определение приращения этого потока, оказывается затруднительным, удобнее пользоваться выражением,
Электромагнитное поле.
В главе III (§ 45) было уже указано, что явления электрического поля и явления магнитного поля ни в коем случае не следует рассматривать как совершенно самостоятельные совокупности явлений. Мы име
Основные уравнения электромагнитного поля.
Обратимся к выводу основных соотношений, характеризующих явления электромагнитного поля. Исходным пунктом этого вывода служат два соотношения, уже известные из предыдущих глав, именно? закон магнит
Распространение электромагнитной энергии.
Уравнения (133) и (134) по существу являются общим математическим выражением того факта, что при одновременном существовании взаимно связанных электрического и магнитного полей, т. е. при существов
Опытные данные, подтверждающие теорию Максвелла.
Переходя к вопросу об экспериментальном подтверждении установленных Максвеллом законов распространения электромагнитной энергии, следует отметить, что соответствующий опытный материал настолько ве
Опыты Герца.
Как уже сказано в предыдущем параграфе, экспериментальные подтверждения теории Максвелла представлены в настоящее время в виде всех достижений радиотехники таким количеством материала, что доказыва
Пойнтинга.
Вопрос о механизме распространения электромагнитных возмущений и связанного с этим движения электромагнитной энергии представляет глубокий интерес. На этом предмете останавливали свое внимание мно
Распространение тока в металлических массах. Поверхностный аффект.
В предыдущих параграфах настоящей главы были обследованы общие законы распространения электромагнитной энергии. Остановимся теперь на более детальном рассмотрении процесса движения энергии в прово
Размерности электрических в магнитных величин.
1. Всякое электрическое и магнитное количество может быть выражено при посредстве основных единиц длины, массы и времени и специальных коэффициентов — диэлектрической постоянной e и магнитной прони
Предметный указатель.
Абсолютная электромагнитная единица:
количества электричества 193,
коэффициента взаимной индукции 354,
коэффициента самоиндукции 342,343,
магнитного потока 47,
Новости и инфо для студентов