СВЯЗЬ ЗАРЯДА ЧАСТИЦ И ТЕЛ С ИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ.
ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ЗАКОНЫ
ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ И ТЕОРИИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ЦЕПЕЙ
Дисциплина "Теоретические основы электротехники" базируется на изучаемых в курсе физики электромагнитных явлениях, а также на применяемых для их описания математических методах. Условно весь курс может быть разбит на два тесно связанных между собой раздела - теория электромагнитного поля и теория электрических цепей. Несмотря на тесную связь, рассматриваемые в этих разделах вопросы существенно различаются по постановке задач и по применяемому для их решения математическому аппарату. Строго говоря, все электромагнитные явления описываются уравнениями теории поля, однако во многих случаях удается обоснованно упростить постановку задачи и перейти к анализу электрических цепей.
Основное внимание при изучении курса будет направлено на исследование линейных систем, свойства которых не зависят от характеристик протекающих в них процессов. Для таких систем справедлив принцип суперпозиции.
Остановимся на основных характеристиках электромагнитного поля и законах, описывающих электромагнитные явления. Анализируя единое физическое явление - электромагнитное поле, выделим в нем так называемые "электрическое поле" и "магнитное поле", каждое из которых выступает на первый план при определенных условиях.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
Характерным признаком электрического поля является его воздействие на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду частицы. В качестве основной характеристики электрического поля используется векторная величина
, называемая напряженностью электрического поля и имеющая размерность вольт/метр ([
]=B/м). Направление вектора
совпадает с направлением силы, действующей на положительно заряженное точечное тело с зарядом
со стороны электрического поля
(рис.1.1).
Таким образом, на неподвижную заряженную частицу, помещенную в электрическое поле, будет действовать сила , определяемая зарядом
частицы и напряженностью электрического поля в точке ее расположения.
Выделяя в пространстве линию, в каждой точке которой вектор направлен по касательной, получаем так называемую силовую линию электрического поля (рис.1.2).
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Основным признаком магнитного поля является его воздействие на движущуюся заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду частицы и ее скорости. Магнитное поле характеризуется векторной величиной
, называемой магнитной индукцией и имеющей размерность тесла ([
]=Тл ). Также как это было сделано для электрического поля, в магнитном поле может быть введено понятие о линиях магнитной индукции, в каждой точке которых вектор магнитной индукции направлен по касательной к ним. Магнитная индукция определяет силу, действующую на движущуюся заряженную частицу, причем
В этом соотношении ,
- соответственно заряд и скорость движения частицы. Вектор
направлен перпендикулярно плоскости, в которой располагаются вектора
и
(рис. 1.3).
СВЯЗЬ ЗАРЯДА ЧАСТИЦ И ТЕЛ С ИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ.