Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Иркутский государственный университет путей сообщения
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению лабораторной работы «МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ПРОСТРАНСТВЕ ВОКРУГ ПРОВОДОВ ДВУХПРОВОДНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ»
Составитель – Саломатов В.Н.
ИРКУТСК 2008
Цель работы:
Получить картину электростатического поля в металлическом листе с двумя круглыми клеммами (электродами).
С помощью этой картины смоделировать картину электростатического поля в пространстве вокруг проводов двухпроводной ЛЭП.
Определить напряженность электрического поля в точке, заданной преподавателем.
Краткие теоретические сведения Графическое изображение электростатического поля (картина поля)
Картина электростатического поля это совокупность силовых линий вектора напряженности электрического поля Е и перпендикулярных к ним эквипотенциальных поверхностей.
Силовая линия вектора Е это линия, проведенная в пространстве так, что в каждой точке линии вектор Е направлен по касательной к линии. Силовые линии вектора Е начинаются на положительно заряженных, а заканчиваются на отрицательно заряженных телах, создающих поле.
Эквипотенциальная
поверхность это поверхность, проведенная
в пространстве так, что в каждой точке
данной поверхности потенциал поля
одинаков.
Перпендикулярность
силовых линий и эквипотенциальных
поверхностей следует из формулы связи
Е
и
:
E=
- grad
.
Картина электростатического поля в пространстве вокруг двух заряженных электродов произвольной формы
Потенциал электростатического поля в пространстве вокруг двух заряженных электродов, как в случае а), так и в случае б) (Рис. 1)удовлетворяет уравнению Лапласа. Решения этого дифференциального уравнения второго порядка по координатам определяются граничными условиями на границах раздела сред. В обоих случаях граница раздела сред совпадает с поверхностью электродов. Если форма, размеры электродов и расстояния между электродами в обоих случаях одинаковы, то граничные условия в случаях а) и б) оказываются похожими. Похожими оказываются и картины электростатического поля в обоих случаях. А если еще и разности потенциалов между электродами одинаковы в случаях а) и б), то картины электростатического поля в обоих случаях одинаковы.
а) заряженные электроды находятся в непроводящей среде (вакууме, воздухе)
б) заряженные электроды находятся в проводящей среде (например, в электролите или, как в настоящей работе, электроды из металла с малым удельным сопротивлением окружены металлической средой с большим удельным сопротивлением)
Рис. 1. Картина электростатического поля в пространстве между двумя заряженными электродами.