Векторные функции поля

· Вектор напряженности электрического поля:

, =В/м

Замечания:

1. Электрическое поле это особый вид материи, особенностью которой является действие на неподвижный электрический заряд

2. Формально – напряжённость электрического поля численно равна силе действующей на неподвижный единичный заряд,

3. В общем случае напряжённость электрического поля зависит от трёх пространственных координат (здесь мы использовали Декартовую систему, хотя возможна любая другая) и времени,

Кстати:

Ø максимально допустимое значение равномерно распределённой в пространстве напряженности электрического поля при нормальных условиях Т=300 К, давление 1 атм., составляет 300000 В/м. Превышение этого значения приводит к пробою воздушного промежутка в котором оно создано,

Ø Границы санитарно-защитных зон для линий электропередач определяются по критерию напряженности электрического поля - 1 кВ/м. В частности, для линий 220 кВ (можно определить по числу изоляторов в гирлянде, которое составляет 10 -15 шт) эта зона составляет 25 м.

Ø наша Земля – отрицательно заряженный объект, положительный заряд скапливается в атмосфере Земли (хорошо известное проявление процесса – разряды молнии)

Ø напряжённость электрического поля Земли на её поверхности ~ 130 В/м, быстро уменьшается по мере подъёма над поверхностью 30-40 В/м (на высоте 1 км над землёй), практически 0 (на высоте 10 км).

· Вектор индукции магнитного поля:

, Тл

Замечания:

1. Магнитное поле это особый вид материи, особенностью которой является действие на движущийся электрический заряд,

2. Формально – индукция магнитного поля численно равна силе действующей на единичный заряд, который движется в этом поле с единичной скоростью, причём эта сила перпендикулярна и направлению движения и магнитной индукции,

3. 1 тесла - индукция однородного магнитного поля, действующего с силой 1 Н на каждый метр длины прямолинейного проводника с током 1 А, если проводник расположен перпендикулярно направлению поля,

4. В общем случае индукция магнитного поля зависит от трёх пространственных координат (здесь мы использовали Декартовую систему, хотя возможна любая другая) и времени,

Кстати:

Ø у Земли есть собственное магнитное поле. Средняя индукция магнитного поля на поверхности Земли равна 5*10^-5 Тл и имеет не только горизонтальную, но и вертикальную составляющую,

Ø Именно магнитное поле Земли защищает нас от интенсивных потоков заряженных частиц (солнечного ветра) губительного для всего живого. Отклонение этих потоков к магнитным полюсам Земли приводит к появлению «северного сияния»,

Ø Одной из наиболее распространенных гипотез природы магнитного поля нашей планеты связывает его возникновение с, обусловленными её вращением, токами, протекающими в жидком металлическом ядре Земли,

Ø В технике (электродвигатели, генераторы, трансформаторы) часто используются магнитные поля с индукцией 1-2 Тл

Ø В Америке безопасным уровнем для условий продолжительного облучения, которое не приводит к онкологическим заболеваниям, считается величина магнитной индукции в 0,2 - 0,3 мкТл. Для справки – это уровень на расстоянии 0.3 м от люминесцентной лампы и значительно ниже, чем уровень индукции на расстоянии 0.3 м от электрической плиты или электродрели

Ø к потенциально неблагоприятным источникам магнитного поля промышленной частоты относятся холодильники с системой «No Frost»

Ø в качестве совета, в сертификате любой бытовой технике должна быть отметка о соответствии требованиям "Межгосударственных санитарных норм допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях" (МСанПиН 001-96)

Замечания:

1. Для напряжённости электрического поля и индукции поля магнитного выше использовались общепринятые определения, корни которых уходят далеко в до Максвелловскую эпоху.

2. На мой взгляд, поле не может действовать на заряд (это две совершенно разнородные субстанции), а сила возникает в результате искажения электрического или магнитного поля самой заряженной частицы. Но об этом – позже.

Напряжённость электрического поля и индукция магнитного поля – основные векторные функции электромагнитного поля (ЭМП) т.к. именно они отвечают за его внешние проявления. В математических описаниях и расчётах электромагнитных полей часто используют и другие векторные функции ЭМП.

· Вектор электрического смещения:

, =Кл/м²

Кстати:

Ø введение этой, во многом искусственной функции, позволяет существенно упростить многие расчёты,

Ø часто вектор электрического смещения (по аналогии с магнитным полем) называют вектором электрической индукции,

Ø реальные значения этой функции на воздухе при нормальных условиях могут составлять величину менее 10^-4 Кл/м². Это значение ограничено пробивной напряжённостью электрического поля при данных условиях.

· Вектор напряженности магнитного поля:

, =А/м

Кстати:

Ø эта функция во многом введена искусственно, но позволяет существенно упростить многие расчёты

· Вектор плотности тока проводимости

=A/м²

Кстати:

Ø Плотность тока в проводнике всегда ограничена, т.к. его протекание приводит к нагреву проводника. Традиционно, для наиболее часто используемой в проводниках меди это ограничение находится на уровне 3-5 A/мм², если речь идёт об использовании проводника внутри системы с плохим отводом тепла (типичный пример - обмотки трансформаторов) и 5-7 A/мм², когда речь идёт об одиночных проводах.

Замечания:

1. Часто картину поля представляют в виде линий напряжённости или индукции электрического или магнитного полей, плотности тока проводимости. Касательные к этим линиям в любой их точке направлены по направлению соответствующего вектора.

2. Все векторные функции поля связаны между собой сложным образом.

Дата добавления: 2015-11-16