Программа курса тоэ (III часть) теория электромагнитного поля (тэмп)

Области применения электромагнитного поля в современной технике. Электростатическое поле, электрическое и магнитное поля постоянных токов. Частные случаи электромагнитного поля.

Электростатическое поле

Основные законы и соотношения электростатического поля. Безвихревой характер электростатического поля. Градиент электрического потенциала. Определение потенциала по заданному распределению зарядов. Уравнения Пуассона и Лапласа. Граничные условия. Основные задачи электростатики и методы их решения. Плоскопараллельное поле. Поле в неоднородной среде, поляризация. Дивергенция вектора смещения, ее соотношения с плотностью свободных и связанных зарядов. Электростатическое экранирование.

Электрическое поле постоянных токов

Законы Ома, Кирхгофа, Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Электрическое поле в диэлектрике, окружающем проводник с током. Электрическое поле в проводящей среде. Граничные условия. Аналогия с электростатическим полем и ее практическое использование. Электрическое поле в несовершенных изолирующих средах.

Постоянное магнитное поле

Уравнение постоянного магнитного поля. Вихревой характер магнитного поля токов. Векторный и скалярный потенциалы магнитного поля постоянных токов. Принцип соответствия плоскопараллельных электрических и магнитных полей и его применение при исследовании полей. Намагничивание тел во внешнем магнитном поле. Коэффициент размагничивания, магнитное экранирование.

Методы расчета и моделирования статистических полей

Применение функций комплексного переменного к расчету плоскопараллельных полей. Метод изображений. Приближенные методы расчета полей: графический, метод сеток, интегральных уравнений. Итерационные методы решения интегральных уравнений на ЭВМ. Принципы моделирования полей.

Расчет электрических параметров

Расчет электрической емкости. Уравнения, выражающие связь между зарядами и потенциалами в системе тел. Частичные емкости. Приближенные методы расчета емкостей.

Сопротивление заземления. Расчет индуктивности. Выражение взаимной и собственной индуктивности в однородной среде через векторный потенциал. Параметры многопроводных линий.

Переменное электромагнитное поле

Система уравнений электромагнитного поля для мгновенных значений и в комплексной форме векторов, характеризующих поле. Граничные условия. Теорема Умова-Пойнтинга. Вектор Пойнтинга. Комплексные параметры среды. Волновое уравнение.

Переменное электромагнитное поле в диэлектрике

Плоская электромагнитная волна в однородном диэлектрике. Скорость распространения электромагнитной волны. Длина волны. Отражение и преломление волн на границе раздела двух сред. Передача электромагнитной энергии вдоль коаксиального кабеля.

Волноводы. Различные типы волн. Фазовая и групповая скорости. Электромагнитное поле в несовершенном диэлектрике.

Переменное электромагнитное поле в проводящей среде

Плоская электромагнитная волна в проводящей среде. Длина волны и затухание волны. Поверхностный эффект. Эквивалентная глубина проникновения волны и ее зависимость от частоты и параметров среды.

Неравномерное распределение переменного электромагнитного поля в плоском листе, в цилиндрическом проводе круглого сечения. Активное и внутреннее индуктивное сопротивления проводов круглого сечения. Эффект близости. Электромагнитное экранирование. Индукционный нагрев металлов. Моделирование переменного электромагнитного поля в проводящей среде. Электромагнитное поле в ферромагнитной среде.