curs electrotehnica - · pdf filemetoda aproximarii formei liniilor de câmp 70 7.7. ......

4
Curs Electrotehnica Acest curs prezinta Curs Electrotehnica. In acest PDF poti vizualiza cuprinsul si bibliografia (daca sunt disponibile) si aproximativ doua pagini din documentul original. Arhiva completa de pe site contine 18 fisiere, intr-un numar total de 193 pagini. Fisierele documentului original au urmatoarele extensii: doc. Cuprins TEORIA CÂMPULUI ELECTROMAGNETIC Curs predat la Facultatea Electrotehnica 1996-1998, 2001-2002 pag. 1. SISTEMUL LEGILOR ELECTROMAGNETISMULUI 1 1.1. Recapitularea marimilor electromagnetismului 1 1.2. Regimurile marimilor electrice si magnetice. 2 1.3. Recapitularea legilor electromagnetismului 2 1.4. Discutie asupra sistemului legilor electromagnetismului 10 1.5. Ecuatiile lui Maxwell si Maxwell-Hertz 13 1.6. Unda electromagnetica plana 13 2. ENERGIA ELECTROMAGNETICA 17 2.1. Elemente de termodinamica 17 2.2. Teorema energiei electromagnetice 18 2.3. Identitatea energetica fundamentala (Poynting) 18 2.4. Fluxul de energie electromagnetica. Vectorul lui Poynting 19 2.5. Energia electromagnetica 20 2.6. Schimbul de putere prin histerezis. Teorema lui Warburg 22 2.7.. Pierderi în circuitele magnetice 24 2.8. Teorema transferului de putere pe la bornele unui multipol (teorema lui R. Radulet) 25 2.9. Teorema de unicitate a solutiilor ecuatiilor câmpului electromagnetic 27 3. FORTE ELECTROMAGNETICE 29 3.1. Teoremele fortelor generalizate în câmpul electromagnetic 29 3.2. Forta de atractie între armaturile unui condensator 30 3.3. Forta portanta a unui electromagnet 30 3.4. Teorema densitatii de volum a fortei electromagnetice 31 3.5. Tensiuni maxwelliene în câmpul electromagnetic 31 4. CÂMPUL ELECTROSTATIC 34 4.1. Teorema relaxatiei sarcinii electrice 34 4.2. Teorema potentialului electrostatic 34 4.3. Conductoarele în câmp electrostatic. 37 4.4. Conditii de trecere prin suprafete de discontinuitate a proprietatilor electrice 39 4.5. Ecuatiile potentialului electrostatic 40 4.5.1. Potentialul electric scalar 40 4.5.2. Formulele lui Green pentru câmpuri de scalari 40 4.5.3. Conditii de frontiera de tip Dirichlet si Neumann 41 4.5.4. Teorema unicitatii solutiilor ecuatiilor Poisson si Laplace pentru potentialul scalar 41 4.6. Teorema unicitatii si superpozitiei câmpurilor electrostatice. 42 5. SISTEME DE CONDUCTOARE ÎN ECHILIBRU ELECTROSTATIC 43 5.1. Condensatorul electric si capacitatea electrostatica 43 5.2. Relatiile lui Maxwell referitoare la capacitati 45 53. Capacitatile liniilor electrice aeriene 48

Upload: dinhkhue

Post on 25-Mar-2018

214 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Curs ElectrotehnicaAcest curs prezinta Curs Electrotehnica.In acest PDF poti vizualiza cuprinsul si bibliografia (daca sunt disponibile) si aproximativ doua pagini dindocumentul original.Arhiva completa de pe site contine 18 fisiere, intr-un numar total de 193 pagini.Fisierele documentului original au urmatoarele extensii: doc.

CuprinsTEORIA CÂMPULUI ELECTROMAGNETICCurs predat la Facultatea Electrotehnica 1996-1998, 2001-2002 pag.1. SISTEMUL LEGILOR ELECTROMAGNETISMULUI 11.1. Recapitularea marimilor electromagnetismului 11.2. Regimurile marimilor electrice si magnetice. 21.3. Recapitularea legilor electromagnetismului 21.4. Discutie asupra sistemului legilor electromagnetismului 101.5. Ecuatiile lui Maxwell si Maxwell-Hertz 131.6. Unda electromagnetica plana 132. ENERGIA ELECTROMAGNETICA 172.1. Elemente de termodinamica 172.2. Teorema energiei electromagnetice 182.3. Identitatea energetica fundamentala (Poynting) 182.4. Fluxul de energie electromagnetica. Vectorul lui Poynting 192.5. Energia electromagnetica 202.6. Schimbul de putere prin histerezis. Teorema lui Warburg 222.7.. Pierderi în circuitele magnetice 242.8. Teorema transferului de putere pe la bornele unui multipol(teorema lui R. Radulet) 252.9. Teorema de unicitate a solutiilor ecuatiilor câmpului electromagnetic 273. FORTE ELECTROMAGNETICE 293.1. Teoremele fortelor generalizate în câmpul electromagnetic 293.2. Forta de atractie între armaturile unui condensator 303.3. Forta portanta a unui electromagnet 303.4. Teorema densitatii de volum a fortei electromagnetice 313.5. Tensiuni maxwelliene în câmpul electromagnetic 314. CÂMPUL ELECTROSTATIC 344.1. Teorema relaxatiei sarcinii electrice 344.2. Teorema potentialului electrostatic 344.3. Conductoarele în câmp electrostatic. 374.4. Conditii de trecere prin suprafete de discontinuitate a proprietatilor electrice 394.5. Ecuatiile potentialului electrostatic 404.5.1. Potentialul electric scalar 404.5.2. Formulele lui Green pentru câmpuri de scalari 404.5.3. Conditii de frontiera de tip Dirichlet si Neumann 414.5.4. Teorema unicitatii solutiilor ecuatiilor Poisson si Laplacepentru potentialul scalar 414.6. Teorema unicitatii si superpozitiei câmpurilor electrostatice. 425. SISTEME DE CONDUCTOARE ÎN ECHILIBRU ELECTROSTATIC 435.1. Condensatorul electric si capacitatea electrostatica 435.2. Relatiile lui Maxwell referitoare la capacitati 4553. Capacitatile liniilor electrice aeriene 48

6. ENERGIA SI FORTELE CÂMPULUI ELECTROSTATIC 516.1. Energia electrostatica a câmpului unui sistem de conductoare 516.2. Densitatea de volum a energiei câmpului electrostatic 536.3. Teoremele fortelor generalizate în câmp electrostatic 557. METODE PENTRU DETERMINAREA CÂMPULUI ELECTROSTATIC 587.1. Clasificarea metodelor 587.2. Metoda elementara 587.3. Metoda rezolvarii ecuatiilor lui Laplace si Poisson pentru câmpul electrostatic 607.4. Metoda separarii variabilelor 637.4.1. Separarea variabilelor si dezvoltarea în serie de functii ortogonale (problema Sturm-Liuville) 637.4.2. Separarea variabilelor în reperul cartezian 657.5. Metoda imaginilor electrice 677.5.1. Principiul metodei 677.5.2. Imagini electrice în raport cu planul conductor 687.5.3. Imagini electrice în dielectrici omogeni pe straturi 697.5.4. Alte configuratii care se pot trata cu ajutorul metodei imaginilor electrice 707.6. Metoda aproximarii formei liniilor de câmp 707.7. Metoda functiilor de variabila complexa 717.7.1. Functii analitice. Conditiile Cauchy-Riemann 727.7.2. Potentialul electrostatic complex 737.7.3. Metoda transformarii conforme 748. CÂMPUL ELECTRIC STATIONAR (CÂMPUL ELECTROCINETIC) 758.1. Formele legilor câmpului electromagnetic în regim electrocinetic stationar 758.2.

ExtrasTEORIA CÂMPULUI ELECTROMAGNETIC

1. SISTEMUL LEGILOR ELECTROMAGNETISMULUI

1.1. RECAPITULAREA MARIMILOR ELECTROMAGNETISMULUI

Pentru caracterizarea fenomenelor electromagnetice si a starilor corespunzatoare, teoria macroscopicautilizeaza sase specii de marimi primitive, adica sase specii a caror introducere nu este posibila fara a faceapel la experienta - sau la teoria microscopica - si un numar mare de marimi derivate, care completeaza siusureaza caracterizarea acestor stari.

Marimile de stare electrica si magnetica ale corpurilor sunt:

- sarcina electrica q (caracterizeaza starea de încarcare electrica),

- momentul electric (caracterizeaza starea de polarizatie electrica),

- intensitatea curentului electric de conductie i (caracterizeaza starea electrocinetica),

- momentul magnetic (caracterizeaza starea de magnetizatie).

Aceleasi stari se caracterizeaza local prim marimi derivate, dintre care cele mai importante sunt:densitatea de volum a sarcinii rv, polarizatia electrica , densitatea de curent , magnetizatia . Alte marimiderivate importante sunt: densitatea de suprafata si de linie a sarcinii rS si rl, sarcina de polarizatie qp,densitatea superficiala de curent , curentul amperian im, solenatia Q s.a.

Marimile de stare locala ale câmpului electromagnetic sunt:

- intensitatea câmpului electric si inductia electrica , ambele marimi fiind derivate din vectorul câmpelectric în vid si caracterizeaza local aspectul electric al câmpului electromagnetic (câmpul electric),

- intensitatea câmpului magnetic si inductia magnetica , ambele marimi sunt derivate din vectorul inductiemagnetica în vid si caracterizeaza local aspectul magnetic al câmpului electromagnetic (câmpulmagnetic).

Marimile derivate mai importante corespunzatoare sunt:

- tensiunea electrica (în lungul unei curbe C) ,

(cu sensul de referinta )

- fluxul electric (printr-o suprafata S) ,

(cu sensul de referinta )

- tensiunea magnetica (în lungul unei curbe C) ,

(cu sensul de referinta )

- fluxul magnetic (printr-o suprafata S) ,

(cu sensul de referinta )

- curentul electric (printr-o suprafata S) ,

(cu sensul de referinta )

1.2. REGIMURILE MARIMILOR ELECTRICE SI MAGNETICE

În teoria fenomenologica (macroscopica) a câmpului electromagnetic, marimile fizice pot fi consideratefunctiuni de timp, iar dupa consecintele variatiei lor în timp, starile electromagnetice se pot gasi înurmatoarele regimuri:

- regimul static, în care marimile de stare nu variaza în timp (sau variaza suficient de lent, pentru a puteaneglija efectul variatiei lor) si nu se produc transformari energetice; în acest caz fenomenele electrice seproduc independent de cele magnetice si cele doua laturi ale câmpului electromagnetic se pot studiaseparat, în cadrul electrostaticii si magnetostaticii;

- regimul stationar, în care marimile nu variaza în timp, însa interactiunile câmpului electromagnetic cusubstanta sunt însotite de transformari energetice;

- regimul cvasistationar, caracterizat prin variatia suficient de lenta în timp a marimilor, astfel încât sa sepoata neglija efectele asociate variatiei în timp a unor marimi. In acest regim se disting:

- regimul cvazistationar anelectric, în care se neglijeaza efectele magnetice ale curentilor de deplasarepeste tot, cu exceptia dielectricului condensatoarelor (acest regim este numit în mod curentcvazistationar) si

- regimul cvazistationar amagnetic, în care se neglijeaza efectele de inductie electromagnetica înproducerea câmpului electric;

- regimul nestationar, corespunde celui mai general caz de variatie în timp a marimilor, în care apareradiatia electromagnetica.

1.3. RECAPITULAREA LEGILOR ELECTROMAGNETISMULUI

Legile generale si principalele legi de material ale teoriei macroscopice a fenomenelor electromagneticesunt prezentate în diferitele lor forme, integrale si locale. Legile vor fi numerotate cu cifre romane.

I. Legea inductiei electromagnetice

(1.3-1)

în care eG este tensiunea (electromotoare) indusa în lungul conturului închis G, iar fSG este fluxulmagnetic prin suprafata SG sprijinita pe conturul G:

(1.3-2)

Versorul normalei si vectorul element de arc sunt asociati dupa regula burghiului drept, ca în figura 1.3-1a.

Legea se poate prezenta si sub forma integrala explicita

(1.3-3)

Fig. 1.3-1. Conventii la scrierea legii inductiei electromagnetice (a) si cazul unei suprafete dediscontinuitate (b).

Curba G si suprafata SG se considera solidare cu corpurile aflate în miscare (sunt antrenate în miscareacorpurilor), deci derivarea tine seama atât de variatia în timp a integrandului, cât si de deplasareasuprafetei. Se foloseste derivata substantiala, de flux

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Documentul complet de 193 pagini il poti citi daca il descarci din Biblioteca.RegieLive.ro

Imagini din documentul complet:

Mai multe detalii se gasesc in pagina documentului din Biblioteca.RegieLive.ro