- •Лабораторна робота № 1 моделювання електричного поля двопровідної лінії полем струму в провідному листі Мета роботи
- •Основні теоретичні відомості
- •Опис установки
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №2
- •Лабораторна робота № 3 дослідження електричного поля на границі розділу двох провідних середовищ Мета роботи
- •Основні теоретичні відомості
- •Контрольні запитання
- •Дослідження просторового розтікання електричного струму в провідному середовищі і опору заземлень
- •Лабораторна робота № 5 дослідження магнітного поля циіндричної котушки Мета роботи
- •Основні теоретичні відомості
- •Опис установки
- •Послідовність виконання роботи
- •Опрацювання результатів досліджень
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 6 моделювання магнітного поля електричної машини полем струму в провідному листі
- •Контрольні запитання
- •Дослідження електромагнітних екранів у постійному і змiнному магнітних полях
- •Опрацювання результатів досліджень
З М І С Т
Лабораторна робота №1 Моделювання електричного поля двопровідної лінії полем струму в провідному листі
|
4 |
Лабораторна робота №2 Визначення потенціальних коефіцієнтів, ємнісних коефіцієнтів і часткових ємностей кабеля
|
13 |
Лабораторна робота №3 Дослідження електричного поля на границі розділу двох провідних середовищ
|
24 |
Лабораторна робота №4 Дослідження просторового розтікання електричного струму в провідному середовищі і опору заземлень
|
33 |
Лабораторна робота №5 Дослідження магнітного поля циліндричної котушки
|
45 |
Лабораторна робота №6 Моделювання магнітного поля електричної машини полем струму в провідному листі
|
53 |
Лабораторна робота №7 Дослідження електромагнітних екранів у постійному і змiнному магнітних полях
|
58 |
Перелік рекомендованих джерел
|
67 |
Лабораторна робота № 1 моделювання електричного поля двопровідної лінії полем струму в провідному листі Мета роботи
З’ясувати аналогію між картинами електричного поля струму в провідному середовищі і електричного поля в діелектрику.
Отримати експериментально картину електричного поля двопровідної лінії електропередачі шляхом моделювання його полем струму в провідному середовищі.
Основні теоретичні відомості
Постійне електричне поле в діелектрику в області, де відсутні вільні заряди, і електричне поле постійного струму в провідному середовищі в області поза джерелами електроенергії описуються аналогічними рівняннями (таблиця 1.1).
Величинам (напруженість поля, потенціал, електричне зміщення, абсолютна діелектрична проникність, заряд) в електростатичному полі відповідають в електричному полі постійного струму величини , І (напруженість поля, потенціал, густина струму, питома провідність, струм).
Таблиця 1.1 – Рівняння електростатичного поля та поля постійного струму в провідному середовищі
Рівняння електростатичного поля
|
Рівняння електричного поля постійного струму
|
|
|
З формальної аналогії, яка існує між цими полями, випливає, що картини обох полів будуть подібними, якщо геометрично подібні області простору, в яких вони існують, і якщо аналогічні граничні умови на границях областей. Це дає можливість моделювати одне поле іншим. Оскільки експериментальне дослідження електричного поля в провідному середовищі здійснюється простіше і з більшою точністю, то дослідження постійних електричних полів в діелектрику заміняють дослідженням електричного поля в провідному середовищі на відповідних моделях.
У випадку електростатичного поля в діелектрику, що оточує заряджені провідні тіла, поверхні провідних тіл є еквіпотенціальними і лінії напруженості поля перпендикулярні до них. Аналогічні граничні умови виконуються в електричному полі постійного струму, що розтікається в провідному середовищі з металевих електродів, питома провідність яких набагато більша питомої провідності середовища. Поверхні електродів в цьому випадку можна вважати еквіпотенціальними. Отже, якщо форма електродів буде відповідати формі заряджених тіл, і якщо співвідношення між струмами, що витікають з електродів буде відповідати співвідношенню зарядів тіл, то картина електричного поля струму буде аналогічна картині електростатичного поля.
У відповідності з вищесказаним картина електричного поля в діелектрику, що оточує двопровідну лінію, буде такою ж як картина електричного поля струму в слабкопровідному середовищі, що оточує два довгих паралельних циліндричних електроди.
Електричне поле двопровідної лінії можна розрахувати аналітично. Розглянемо лінію, що складається з двох довгих паралельних проводів з зарядами і - на одиницю довжини (рисунок 1.1). Нехай радіус r0 проводів малий порівняно з відстанню h між ними. Тоді електричні осі проводів співпадають з їх геометричними осями О1 і O2.
Потенціал в довільній точці поля за умови, що потенціали в точках площини YOZ рівні нулю, визначається виразом:
|
(1.1) |
де a, b - відстані від цієї точки до негативно і позитивно зарядженої осі відповідно.
Рівняння еквіпотенціальної лінії , або є рівняння кола з координатами центра
, y=0 |
(1.2) |
і радіусом
. |
(1.3) |
Рисунок 1.1 – Картина електричного поля двопровідної лінії
Отже, лінії рівного електричного потенціалу поля двох заряджених осей являють собою сімейство ексцентричних кіл з центрами на осі x.
Детальний аналіз рівнянь ліній напруженості поля [2] показує, що вони являють собою дуги кіл, які починаються на осі з додатним зарядом і закінчуються на осі з від’ємним зарядом, центри яких лежать на осі y.
Картина поля двопровідної лінії повторюється у всіх площинах, перпендикулярних до осей проводів, тобто поле двопровідної лінії є плоскопаралельним. Для експериментального дослідження плоскопаралельного поля нема необхідності мати модель у вигляді нескінченно довгих електродів, оточених безмежним середовищем. Досить із всього середовища вирізати його частину, обмежену лініями струму. Саме такою частиною є круг з стального листа, що використовується в роботі в якості моделі.