Источники электромагнитного поля




Уравнения непрерывности, Лапласа и Пуассона

Уравнение непрерывности (закон сохранения заряда) выводится из первого уравнения Максвелла в дифференциальной форме:

Применим оператор ко всем членам этого уравнения. Получим

Так как

С учётом третьего уравнения Максвелла (1.11) можно записать

Полученное выражение называется законом сохранения заряда или уравнением непрерывности линий полного тока. Для получения закона сохранения заряда в интегральной форме проинтегрируем уравнение (1.15) по объёму V. Получим

Воспользовавшись теоремой Остроградского-Гаусса (1.7), запишем интегральную форму закона сохранения заряда:

Физический смысл этого уравнения: ток проводимости обусловлен движением свободных зарядов или заряд не может перемещаться из одной точки в другую, не создав между ними тока.

Уравнения Пуассона и Лапласа для скалярного потенциала ϕ являются основными дифференциальными уравнениями электростатики. Они следуют из третьего уравнения Максвелла: . Так как

а то

Оператор называют оператором Лапласа или лапласианом. Поэтому можно записать, что

Это уравнение называют уравнением Пуассона.

Если свободных зарядов нет, то уравнение Пуассона переходит в уравнение Лапласа:

В декартовой системе координат уравнения Пуассона и Лапласа имеют вид:

Уравнение энергетического баланса электромагнитного поля (теорема Умова-Пойнтинга)

Кроме уравнений Максвелла и закона сохранения заряда, большое значение в теории электромагнитного поля имеет теорема Умова-Пойнтинга, которая описывает энергетические соотношения распределения полей в заданном объёме. Её не сложно получить из уравнений Максвелла.

Для вывода теоремы Умова-Пойнтинга воспользуемся первым и вторым уравнениями Максвелла в дифференциальной форме, записанными с учётом материальных уравнений (1.1), (1.2), (1.6).

В окончательном виде теорема Умова-Пойнтинга в дифференциальной форме записи имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 1.5 (уравнение непрерывности)

Если в однородной среде, характеризующейся удельной электропроводностью γ, каким-либо образом создать объемный заряд ρ, то очевидно, что за счет токов проводимости этот

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

силовые линии магнитного поля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источники электромагнитного поля

 

Среди основных источников ЭМИ можно перечислить:

1. Электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда).

2. Линии электропередач (городского освещения, высоковольтные).

3. Электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации).

4. Бытовые электроприборы.

5. Теле- и радиостанции (транслирующие антенны).

6. Спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны).

7. Радары.

8. Персональные компьютеры.

 

В качестве примера источников с высоким уровнем ЭМИ можно привести:

1. Высоковольтные ЛЭП.

2. Все виды электротранспорта, а также сопутствующая ему инфраструктура.

3. Теле- и радиовышки, а также станции передвижной и мобильной связи.

4. Установки для преобразования напряжения электрической сети (в частности, волны, исходящие от трансформатора или распределяющей подстанции).

5. Лифты и другие виды подъемного оборудования, где используется электромеханическая силовая установка.

 

К типичным источникам, излучающим низкоуровневые излучения можно отнести следующее электрооборудование:

1. Практически все устройства с ЭЛТ дисплеем (например: платежный терминал или компьютер).

2. Различные типы бытовой техники, начиная от утюгов и заканчивая климатическими системами;

3. Инженерные системы, обеспечивающие подачу электричества к различным объектам (подразумеваются не только кабель электропередач, а сопутствующее оборудование, например розетки и электросчетчики).

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2021-01-23 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: