Файл: Демирчян, Нейман, Коровкин, Чечурин. Теоретические основы электротехники.т.1.2003.pdf

4.

(P) Êðóãîâîé êîíòóð ñ òîêîì

i

=

10 À ðàñïîëîæåí â îäíîé ïëîñêîñòè ñ ïðÿìî-

ëèíåéíûì áåñêîíå÷íî äëèííûì ïðîâîäîì, òîê êîòîðîãî

i

1

=

1000 À. Êðàò÷àéøåå

ðàññòîÿíèå ìåæäó êîíòóðîì è ïðîâîäîì ðàâíî

d

=

2 ñì, ðàäèóñ êîíòóðà

R

=

5 ñì.

Ðàññ÷èòàéòå ñèëó âçàèìîäåéñòâèÿ òîêîâ êîíòóðà è ïðîâîäà è ïîñòðîéòå çàâèñè-

ìîñòü ñèëû

F

=

f

(

j

) â òî÷êàõ êîíòóðà â ôóíêöèè ïîëîæåíèÿ òî÷êè (0 <

j £ 2p

).

Ïîñòðîéòå òàêæå çàâèñèìîñòü ýëåêòðîìàãíèòíîé ñèëû âäîëü ïðîâîäà.

5.

(Ð) Íà âíóòðåííåé öèëèíäðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè (

R

=

R

ñ

) ñòàòîðà ýëåêòðè÷å-

ñêîé ìàøèíû òîêîâàÿ íàãðóçêà (ëèíåéíàÿ ïëîòíîñòü òîêà)

j

ñ

=

j

ñ

m

cos

a

, à íà ïî-

âåðõíîñòè ðîòîðà (ïðè

R

ð

<

R

ñ

)

j

ð

=

j

ð

m

cos (

a

+

j

). Ñòàòîð è ðîòîð âûïîëíåíû èç

íåìàãíèòíîãî âåùåñòâà. Ðàññ÷èòàéòå çàâèñèìîñòü âðàùàþùåãî ìîìåíòà, äåéñò-

âóþùåãî íà ðîòîð, îò óãëà

j

, ïðèíèìàÿ, ÷òî äëèíû ðîòîðà è ñòàòîðà çíà÷èòåëüíî

ïðåâûøàþò èõ ðàäèóñû. Ïðè êàêèõ çíà÷åíèÿõ óãëà

j

ìîìåíò èìååò:

à

) íàèáîëü-

øåå çíà÷åíèå;

á

) íàèìåíüøåå çíà÷åíèå?

6.

(Ð) Äâå ïëîñêèå ïîâåðõíîñòè òåëà, âåùåñòâî êîòîðîãî

èìååò áåñêîíå÷íî áîëüøóþ ìàãíèòíóþ ïðîíèöàåìîñòü,

îáðàçóþò ïðÿìîé óãîë (ðèñ. Â2.6). Âåñüìà äëèííûé íå-

ìàãíèòíûé ïðîâîä ñ òîêîì

i

=

1000 À ðàñïîëîæåí â âîç-

äóõå ïàðàëëåëüíî ïîâåðõíîñòÿì òåëà. Îïðåäåëèòå íà-

ïðàâëåíèå è çíà÷åíèå ñèëû, äåéñòâóþùåé íà ïðîâîä,

ïðè

h

=

5 ñì.

128

Âîïðîñû, óïðàæíåíèÿ, çàäà÷è ê ãëàâàì 1 è 2

Ðèñ. Â2.6

Ãëàâà òðåòüÿ

Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è çàêîíû

òåîðèè ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé

3.1. Ýëåêòðè÷åñêèå è ìàãíèòíûå öåïè

Èçëîæåííîå â ïðåäûäóùèõ äâóõ ãëàâàõ ñî âñåé ÿñíîñòüþ ïîêàçûâàåò, ÷òî ëþáîå

ýëåêòðîìàãíèòíîå ÿâëåíèå, ïðîèñõîäÿùåå â ñèñòåìå çàðÿæåííûõ òåë è êîíòóðîâ

ñ òîêàìè, ò. å. â ëþáîì ýëåêòðîòåõíè÷åñêîì óñòðîéñòâå, îïðåäåëÿåòñÿ íå òîëüêî

ôèçè÷åñêèìè ïðîöåññàìè íà ñàìèõ çàðÿæåííûõ òåëàõ è â ïðîâîäíèêàõ, îáðà-

çóþùèõ êîíòóðû ñ òîêàìè, íî è íå â ìåíüøåé ìåðå ôèçè÷åñêèìè ïðîöåññàìè â

äèýëåêòðèêå, îêðóæàþùåì ýòè òåëà è ïðîâîäíèêè. Äàæå ìîæíî ñêàçàòü áîëü-

øå — èìåííî ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå â äèýëåêòðèêå, îêðóæàþùåå çàðÿæåííûå

òåëà è ïðîâîäíèêè ñ òîêàìè, ÿâëÿåòñÿ íîñèòåëåì ýíåðãèè ñèñòåìû, êîòîðàÿ ìî-

æåò ïåðåäàâàòüñÿ îò îäíîé ÷àñòè ñèñòåìû ê äðóãîé. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå çàðÿ-

æåííûõ òåë öåëèêîì íàõîäèòñÿ âíå ýòèõ òåë — â îêðóæàþùåì èõ äèýëåêòðèêå.

Ìàãíèòíîå è ýëåêòðè÷åñêîå ïîëÿ ýëåêòðè÷åñêèõ òîêîâ, ïðîòåêàþùèõ ïî ïðîâîä-

íèêàì, ñóùåñòâóþò è âíå ïðîâîäíèêîâ, è âíóòðè èõ. Îäíàêî ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå

âíóòðè ïðîâîäíèêîâ ñ òîêîì ñâÿçàíî òîëüêî ñ êîíå÷íûì óäåëüíûì ñîïðîòèâëå-

íèåì ìàòåðèàëà ýòèõ ïðîâîäíèêîâ è, ñîîòâåòñòâåííî, îïðåäåëÿåò ïîòåðè ýíåðãèè

â ïðîâîäíèêàõ. Ýíåðãèÿ æå, ïåðåäàâàåìàÿ âäîëü ïðîâîäíèêîâ, öåëèêîì îòíîñèò-

ñÿ ê ýëåêòðîìàãíèòíîìó ïîëþ â ñðåäå, îêðóæàþùåé ïðîâîäíèêè. Ýëåêòðè÷åñêàÿ

åìêîñòü è èíäóêòèâíîñòü ëþáûõ ýëåìåíòîâ ýëåêòðîòåõíè÷åñêîãî óñòðîéñòâà îï-

ðåäåëÿþòñÿ èõ ýëåêòðè÷åñêèìè è ìàãíèòíûìè ïîëÿìè ïðè çàäàííûõ çàðÿäàõ è

òîêàõ.

Òàêèì îáðàçîì, ðàññìàòðèâàÿ ÿâëåíèå âî âñåé åãî ïîëíîòå, âî âñåõ ñëó÷àÿõ

íåîáõîäèìî èçó÷àòü ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå èññëåäóåìîãî óñòðîéñòâà.

Ìàòåìàòè÷åñêîå îïèñàíèå ýëåêòðîìàãíèòíûõ ïîëåé õîòÿ è äàåò íàì ïîëíóþ

êàðòèíó ÿâëåíèé, îêàçûâàåòñÿ ñëîæíûì; ýòîìó áóäåò ïîñâÿùåíà ïîñëåäíÿÿ, ÷åò-

âåðòàÿ, ÷àñòü êóðñà.

 áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæíûì äîñòàòî÷íî òî÷íî îïè-

ñàòü ïðîöåññû â ýëåêòðîòåõíè÷åñêèõ óñòðîéñòâàõ, ïîëüçóÿñü òîëüêî òàêèìè

èíòåãðàëüíûìè âåëè÷èíàìè, êàê ýëåêòðîäâèæóùàÿ ñèëà

(

)

e

d

=

+

ò

E

E

l

ñòîð

èíä

,

ýëåêòðè÷åñêîå íàïðÿæåíèå

u

d

A

B

=

ò

E l

, ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä

q

d

=

ò

D s

, ýëåêòðè÷å-

ñêèé òîê

i

d

d

s

=

=

ò

ò

dd

s

H l

, ìàãíèòíûé ïîòîê

F =

ò

B s

d

s

, íå ðàññìàòðèâàÿ ðàñïðå-

äåëåíèÿ â ïðîñòðàíñòâå è èçìåíåíèÿ âî âðåìåíè âåëè÷èí

E

ñòîð

,

E

èíä

,

E

,

D

,

dd

,

H

è

B

, õàðàêòåðèçóþùèõ ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå âî âñåõ åãî òî÷êàõ. Òàêàÿ âîçìîæ-

íîñòü âîçíèêàåò âñëåäñòâèå òîãî, ÷òî ìû îáû÷íî ñòðåìèìñÿ ñîçäàòü îïðåäåëåí-

íûå, äîñòàòî÷íî óçêèå ïóòè äëÿ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà, ðàñïîëàãàÿ âäîëü ýòèõ

ïóòåé ïðîâîäíèêè èç ìàòåðèàëîâ ñ âûñîêîé ýëåêòðè÷åñêîé ïðîâîäèìîñòüþ, îê-

ðóæåííûõ õîðîøî èçîëèðóþùåé ñðåäîé, íàïðèìåð â ëèíèÿõ ýëåêòðîïåðåäà÷è,

â ýëåêòðè÷åñêèõ ñåòÿõ, â îáìîòêàõ ýëåêòðè÷åñêèõ ìàøèí è ò. ä., èëè ïîìåùàÿ

âäîëü ýòèõ ïóòåé êàêèå-ëèáî äðóãèå õîðîøî ïðîâîäÿùèå, îãðàíè÷åííûå ïî ðàç-

ìåðàì óñòðîéñòâà, íàïðèìåð ýëåêòðîííûå ëàìïû, ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðèáîðû,

ýëåêòðîëèòè÷åñêèå âàííû è ò. ä.

Ñîâîêóïíîñòü óñòðîéñòâ è îáúåêòîâ, îáðàçóþùèõ ïóòè äëÿ ýëåêòðè÷åñêîãî

òîêà, ýëåêòðîìàãíèòíûå ïðîöåññû â êîòîðîé ìîãóò áûòü îïèñàíû ñ ïîìîùüþ ïî-

íÿòèé îá ýëåêòðîäâèæóùåé ñèëå, òîêå è íàïðÿæåíèè, íàçûâàþò ýëåêòðè÷åñêîé

öåïüþ.

Òî÷íî òàê æå ìû âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ ñòðåìèìñÿ ñîçäàòü îïðåäåëåííûé ïóòü,

ïî êîòîðîìó äîëæíû çàìûêàòüñÿ ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè, ðàñïîëàãàÿ âäîëü

ýòîãî ïóòè òåëà èç ôåððîìàãíèòíîãî ìàòåðèàëà ñ âûñîêîé ìàãíèòíîé ïðîíèöàå-

ìîñòüþ, îêðóæåííûå ñðåäîé ñî çíà÷èòåëüíî ìåíüøåé ìàãíèòíîé ïðîíèöàåìî-

ñòüþ, íàïðèìåð âîçäóõîì. Â ýòîì ñëó÷àå ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæíûì ñ äîñòàòî÷-

íîé òî÷íîñòüþ îïèñûâàòü ïðîöåññ ñ ïîìîùüþ òàêèõ èíòåãðàëüíûõ ïîíÿòèé, êàê

ìàãíèòîäâèæóùàÿ ñèëà

iw

d

=

ò

H l

è ìàãíèòíûé ïîòîê

F =

ò

B s

d

s

.

Ñîâîêóïíîñòü óñòðîéñòâ, ñîäåðæàùèõ ôåððîìàãíèòíûå òåëà, ýëåêòðîìàã-

íèòíûå ïðîöåññû â êîòîðîé ìîãóò áûòü îïèñàíû ñ ïîìîùüþ ïîíÿòèé î ìàãíèòî-

äâèæóùåé ñèëå è ìàãíèòíîì ïîòîêå, íàçûâàþò ìàãíèòíîé öåïüþ.

Ïåðåõîä îò ïîëíîé êàðòèíû ÿâëåíèé â ýëåêòðîìàãíèòíîì ïîëå ê óïðîùåííîé

êàðòèíå ïðîöåññîâ â ýëåêòðè÷åñêèõ öåïÿõ ñ ó÷åòîì äîïóñêàåìûõ ïðè ýòîì îò-

êëîíåíèé îò äåéñòâèòåëüíîé ñëîæíîé êàðòèíû ÿâëåíèé è, ñëåäîâàòåëüíî, ïðè-

íèìàåìûõ ïðè ýòîì àáñòðàêöèé è áóäåò íàøåé îñíîâíîé çàäà÷åé â ýòîé ãëàâå.

Çäåñü æå ââåäåì îñíîâíûå îáùèå ïîíÿòèÿ òåîðèè ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé, îòíîñÿ-

ùèåñÿ êî âñåì åå ðàçäåëàì, è äàäèì èì îïðåäåëåíèÿ. Ðàçâèòèþ ýòîé òåîðèè ïî-

ñâÿùàþòñÿ âòîðàÿ è òðåòüÿ ÷àñòè íàñòîÿùåãî êóðñà.

3.2. Ýëåìåíòû ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé.

Àêòèâíûå è ïàññèâíûå ÷àñòè ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé

Îñíîâíûìè ýëåìåíòàìè ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé ÿâëÿþòñÿ èñòî÷íèêè ýëåêòðîìàã-

íèòíîé ýíåðãèè, óñòðîéñòâà äëÿ ïåðåäà÷è è ïðåîáðàçîâàíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé

ýíåðãèè è ïðèåìíèêè ýòîé ýíåðãèè.

Èñòî÷íèêàìè ýëåêòðîìàãíèòíîé ýíåðãèè

ÿâëÿþòñÿ ðàçëè÷íûå ãåíåðèðóþùèå

óñòðîéñòâà, â êîòîðûõ ýíåðãèÿ òîãî èëè èíîãî âèäà — òåïëîâàÿ, õèìè÷åñêàÿ,

ÿäåðíàÿ, ýíåðãèÿ ìåõàíè÷åñêîãî äâèæåíèÿ è ò. ä. — ïðåîáðàçóåòñÿ â ýëåêòðîìàã-

íèòíóþ. Òàêîâûìè ÿâëÿþòñÿ, íàïðèìåð, ýëåêòðè÷åñêèå âðàùàþùèåñÿ ãåíåðàòî-

ðû, ãàëüâàíè÷åñêèå ýëåìåíòû, àêêóìóëÿòîðû, òåðìîýëåìåíòû è ò. ä. Â íàñòîÿùåå

âðåìÿ ðàçðàáàòûâàþòñÿ íîâûå óñòðîéñòâà äëÿ ïðÿìîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ òåïëî-

âîé, ÿäåðíîé è õèìè÷åñêîé ýíåðãèè â ýëåêòðîìàãíèòíóþ, òàêèå, êàê, íàïðèìåð,

ìàãíèòîãèäðîäèíàìè÷åñêèå ãåíåðàòîðû è òîïëèâíûå ýëåìåíòû.

Ïåðåäàþùèìè ýëåêòðîìàãíèòíóþ ýíåðãèþ ýëåìåíòàìè öåïè

ÿâëÿþòñÿ, íà-

ïðèìåð, ëèíèè ýëåêòðîïåðåäà÷è, ýëåêòðè÷åñêèå ñåòè, ëèíèè ñâÿçè.

Ïðåîáðàçîâàíèå ýëåêòðîìàãíèòíîé ýíåðãèè

îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ òðàíñ-

ôîðìàòîðîâ, èçìåíÿþùèõ íàïðÿæåíèå è òîê, ïðåîáðàçîâàòåëåé ÷àñòîòû, óñèëè-

òåëåé, à òàêæå èîííûõ è ïîëóïðîâîäíèêîâûõ èíâåðòîðîâ, ïðåîáðàçóþùèõ ïî-

ñòîÿííûé òîê â ïåðåìåííûé, âûïðÿìèòåëåé, ïðåîáðàçóþùèõ ïåðåìåííûé òîê

â ïîñòîÿííûé, è ò. ï.

130

×àñòü 1. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è çàêîíû òåîðèè

Ïðèåìíèêàìè

â ýëåêòðè÷åñêîé öåïè ÿâëÿþòñÿ óñòðîéñòâà, â êîòîðûõ îñóùå-

ñòâëÿåòñÿ ïðåîáðàçîâàíèå ýëåêòðîìàãíèòíîé ýíåðãèè â ýíåðãèþ äðóãîãî âèäà,

íàïðèìåð â ýëåêòðîäâèãàòåëÿõ — â ìåõàíè÷åñêóþ ðàáîòó, â ýëåêòðîëèçåðàõ è â

çàðÿæàåìûõ àêêóìóëÿòîðàõ — â õèìè÷åñêóþ ýíåðãèþ, â ýëåêòðè÷åñêèõ ïå÷àõ è

íàãðåâàòåëüíûõ óñòðîéñòâàõ — â òåïëîâóþ ýíåðãèþ, â ðàäèîïðèåìíèêàõ — â àêó-

ñòè÷åñêóþ ýíåðãèþ è ò. ä.

Âî âñåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà òî èëè èíîå óñòðîéñòâî — ýëåìåíò ýëåêòðè÷åñêîé öå-

ïè — èìååò îñíîâíûì íàçíà÷åíèåì ãåíåðèðîâàíèå, ïåðåäà÷ó, ïðåîáðàçîâàíèå

èëè ïîòðåáëåíèå ýëåêòðîìàãíèòíîé ýíåðãèè, íà ïåðâûé ïëàí âûäâèãàåòñÿ òðå-

áîâàíèå åãî âûñîêîãî êîýôôèöèåíòà ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ.

Âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ ãëàâíûì íàçíà÷åíèåì òåõ èëè èíûõ ýëåìåíòîâ ýëåêòðè÷å-

ñêîé öåïè ÿâëÿåòñÿ ïåðåäà÷à èëè ïðåîáðàçîâàíèå ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâ, à òàê-

æå âûïîëíåíèå îïåðàöèé èçìåðåíèÿ òåõ èëè èíûõ âåëè÷èí èëè óïðàâëåíèÿ êà-

êèìè-íèáóäü ïðîöåññàìè. Ýòî — òåëåôîííûå è òåëåãðàôíûå ëèíèè ñâÿçè è èõ

êîíöåâûå óñòðîéñòâà, âåñüìà ðàçíîîáðàçíûå ýëåìåíòû óñòðîéñòâ àâòîìàòèêè,

ýëåêòðîèçìåðèòåëüíûõ óñòðîéñòâ, ñ÷åòíî-ðåøàþùèõ è óïðàâëÿþùèõ ýëåêòðîí-

íûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ìàøèí, ðàçëè÷íûõ ðàäèîòåõíè÷åñêèõ óñòðîéñòâ è ò. ä. Äëÿ

âñåõ íèõ ãëàâíûì òðåáîâàíèåì ÿâëÿåòñÿ ïîëó÷åíèå îïðåäåëåííîãî êà÷åñòâà ïåðåäà-

âàåìîãî èëè ïðåîáðàçóåìîãî ñèãíàëà. Åñòåñòâåííî, è â ýòèõ ñëó÷àÿõ ïðîèñõîäÿò ïå-

ðåäà÷à è ïðåîáðàçîâàíèå ýëåêòðîìàãíèòíîé ýíåðãèè è èìååò çíà÷åíèå, õîòÿ è íå îñ-

íîâíîå, äîñòèæåíèå êàê ìîæíî áîëåå âûñîêîãî êîýôôèöèåíòà ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ.

Íàðÿäó ñ óïîìÿíóòûìè òðåáîâàíèÿìè ýëåìåíòû ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé äîëæíû

óäîâëåòâîðÿòü òàêæå ìíîãèì äðóãèì òðåáîâàíèÿì — íàäåæíîñòè ðàáîòû, äîëãî-

âå÷íîñòè, åñëè íåîáõîäèìî — áûñòðîäåéñòâèþ, óñòîé÷èâîñòè ðàáîòû, òî÷íîñòè

äåéñòâèÿ è ò. ä.

Ñîîòâåòñòâåííî ýòîìó ýëåêòðè÷åñêèå öåïè ñîâðåìåííûõ ýëåêòðîòåõíè÷åñêèõ

óñòðîéñòâ ÿâëÿþòñÿ âåñüìà ñëîæíûìè. Ïîýòîìó è òåîðèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé

âñå âðåìÿ ðàçâèâàåòñÿ è åé ñòàíîâÿòñÿ ñâîéñòâåííûìè âñå áîëåå îáîáùåííûå

ìåòîäû. Â íàñòîÿùåì êóðñå, íà÷àâ ñ èññëåäîâàíèÿ ïðîñòåéøèõ ýëåêòðè÷åñêèõ

öåïåé, ìû ïîñòåïåííî ïåðåéäåì ê îáùèì ìåòîäàì ðàñ÷åòà ñëîæíûõ ýëåêòðè÷å-

ñêèõ öåïåé.

Óñëîâèìñÿ â äàëüíåéøåì ÷àñòü ýëåêòðè÷åñêîé öåïè, â êîòîðîé äåéñòâóþò èñ-

òî÷íèêè ýëåêòðîìàãíèòíîé ýíåðãèè, íàçûâàòü à ê ò è â í î é ÷ à ñ ò ü þ ö å ï è,

èëè êîðî÷å — àêòèâíîé öåïüþ. Åå áóäåì íåðåäêî îáîçíà÷àòü ïðÿìîóãîëüíèêîì ñ

áóêâîé

À

â ñåðåäèíå è ñ òåì èèíûëè èíûì ÷èñëîì âûâîäîâ (ïðîâîäíèêîâ), ñ ïî-

ìîùüþ êîòîðûõ îíà ïðèñîåäèíÿåòñÿ ê îñòàëüíîé ÷àñòè öåïè (ðèñ. 3.1).

×àñòü ýëåêòðè÷åñêîé öåïè, â êîòîðîé íåò èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîìàãíèòíîé ýíåð-

ãèè, áóäåì íàçûâàòü ï à ñ ñ è â í î é ÷ à ñ ò ü þ ö å ï è, èëè êîðî÷å — ïàññèâíîé öå-

ïüþ. Åå áóäåì îáîçíà÷àòü òàêæå ïðÿìîóãîëüíèêîì ñ ñîîòâåòñòâóþùèì ÷èñëîì

âûâîäîâ äëÿ ïðèñîåäèíåíèÿ ê îñòàëüíîé

÷àñòè öåïè, íî ñ áóêâîé

Ï

â ñåðåäèíå ïðÿìî-

óãîëüíèêà (ðèñ. 3.2). Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî

âíóòðè ýòèõ ïðÿìîóãîëüíèêîâ íàõîäÿòñÿ

âñå ýëåìåíòû ðàññìàòðèâàåìîé ÷àñòè öåïè,

ñî âñåìè ñîåäèíåíèÿìè ìåæäó íèìè.

Ãëàâà 3. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è çàêîíû òåîðèè ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé

131

Ðèñ. 3.1

Ðèñ. 3.2

3.3. Ôèçè÷åñêèå ÿâëåíèÿ â ýëåêòðè÷åñêèõ öåïÿõ.

Öåïè ñ ðàñïðåäåëåííûìè ïàðàìåòðàìè

Íàèáîëåå ïðîñòûå ÿâëåíèÿ èìåþò ìåñòî â ýëåêòðè÷åñêèõ öåïÿõ ïîñòîÿííîãî

òîêà. Äëèòåëüíûé ïîñòîÿííûé òîê â ýëåêòðè÷åñêîé öåïè ìîæåò áûòü òîëüêî èëè

òîêîì ïðîâîäèìîñòè, èëè òîêîì ïåðåíîñà. Òîê ñìåùåíèÿ â äèýëåêòðèêå íå ìî-

æåò áûòü ïîñòîÿííûì ñêîëü óãîäíî äîëãîå âðåìÿ, òàê êàê ýëåêòðè÷åñêîå ñìå-

ùåíèå è ïîëÿðèçîâàííîñòü äèýëåêòðèêà íå ìîãóò âîçðàñòàòü áåñïðåäåëüíî áåç

íàðóøåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ïðî÷íîñòè äèýëåêòðèêà. Ïîýòîìó â öåïü ïîñòîÿííîãî

òîêà ìîãóò âõîäèòü òîëüêî òàêèå óñòðîéñòâà, â êîòîðûõ òîê ñóùåñòâóåò â âèäå

òîêà ïðîâîäèìîñòè, íàïðèìåð ïðîâîäà ëèíèè ïåðåäà÷è, îáìîòêè ìàøèí, ýëåê-

òðîëèòè÷åñêèå âàííû, ãàëüâàíè÷åñêèå ýëåìåíòû, àêêóìóëÿòîðû è ò. ä., èëè òà-

êèå, â êîòîðûõ òîê ñóùåñòâóåò â ôîðìå òîêà ïåðåíîñà, íàïðèìåð ýëåêòðîííûå

ëàìïû. Êîíäåíñàòîðû ñ èäåàëüíûì äèýëåêòðèêîì, óäåëüíàÿ ïðîâîäèìîñòü êîòî-

ðîãî ïðåäïîëàãàåòñÿ ðàâíîé íóëþ, íå ïðîâîäÿò ïîñòîÿííîãî òîêà.

Õîòÿ âîêðóã öåïè ïîñòîÿííîãî òîêà ñóùåñòâóåò ìàãíèòíîå ïîëå, íî îíî íå èç-

ìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè è, ñëåäîâàòåëüíî, â öåïè ïîñòîÿííîãî òîêà íå èíäóöèðóþò-

ñÿ ÝÄÑ.

Åñëè èçîëèðóþùàÿ ñðåäà ìåæäó ïðîâîäàìè îáëàäàåò õîòÿ è ìàëîé, íî êîíå÷-

íîé óäåëüíîé ïðîâîäèìîñòüþ, òî ïîä äåéñòâèåì ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ ìåæ-

äó ïðîâîäàìè ÷åðåç íåå áóäåò ïðîòåêàòü òîê óòå÷êè. Òîê óòå÷êè áóäåò îòõîäèòü â

èçîëèðóþùóþ ñðåäó îò âñåõ ýëåìåíòîâ ïðîâîäîâ, ñîïðèêàñàþùèõñÿ ñ íåé, â ðå-

çóëüòàòå ÷åãî òîê âäîëü ïðîâîäà áóäåò èìåòü ðàçíûå çíà÷åíèÿ. Çäåñü ìû èìååì

ïðîñòåéøóþ öåïü ñ ðàñïðåäåëåííûìè âäîëü íåå ïàðàìåòðàìè, à èìåííî ñ ðàñïðå-

äåëåííîé âäîëü öåïè ïðîâîäèìîñòüþ óòå÷êè.

Ïðè ïåðåìåííûõ òîêàõ è íàïðÿæåíèÿõ ÿâëåíèÿ â ýëåêòðè÷åñêîé öåïè îêàçû-

âàþòñÿ áîëåå ñëîæíûìè. Ïåðåìåííûé òîê, ò. å. èçìåíÿþùèéñÿ âî âðåìåíè òîê,

ìîæåò ñóùåñòâîâàòü è â äèýëåêòðèêå â âèäå òîêà ñìåùåíèÿ. Ïîýòîìó â ýëåêòðè-

÷åñêóþ öåïü ïåðåìåííîãî òîêà ìîãóò âõîäèòü òàêæå êîíäåíñàòîðû, îáêëàäêè êî-

òîðûõ ðàçäåëåíû äèýëåêòðèêîì. Ïðè ïåðåìåííîì íàïðÿæåíèè íà êîíäåíñàòîðå

âîçíèêàåò ïåðåìåííîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ìåæäó åãî ìåòàëëè÷åñêèìè îáêëàäêà-

ìè, è ñëåäîâàòåëüíî, â ðàçäåëÿþùåì îáêëàäêè äèýëåêòðèêå âîçíèêàåò òîê ñìå-

ùåíèÿ. Ñ ó÷åòîì òîêà ýëåêòðè÷åñêîãî ñìåùåíèÿ ëèíèè òîêà, êàê áûëî îòìå÷åíî

â § 1.7, îêàçûâàþòñÿ âñåãäà çàìêíóòûìè.

Ðàññìîòðèì ïðîöåññû â ýëåêòðè÷åñêîé öåïè ñ ïîñëåäîâàòåëüíî âêëþ÷åííûì

êîíäåíñàòîðîì, ïðîèñõîäÿùèå ïðè çàðÿäêå è ïðè ðàçðÿäêå êîíäåíñàòîðà. Åñëè

íå ïðèíèìàòü âî âíèìàíèå òîêîâ ñìåùåíèÿ, òî ýòà öåïü êàæåòñÿ ðàçîìêíóòîé.

Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ïðè ïîìîùè êëþ÷à

K

íåçàðÿæåííûé êîíäåíñàòîð âêëþ÷àåòñÿ

â íåêîòîðûé ìîìåíò âðåìåíè â öåïü èñòî÷íèêà ïî-

ñòîÿííîé ÝÄÑ (ðèñ. 3.3). Êîíäåíñàòîð çàðÿæàåòñÿ;

ýëåêòðè÷åñêèå çàðÿäû, ïåðåíîñèìûå îò èñòî÷íèêà

ÝÄÑ ê îáêëàäêàì êîíäåíñàòîðà ïî ñîåäèíÿþùèì èõ

ïðîâîäíèêàì, ñîáèðàþòñÿ íà ýòèõ îáêëàäêàõ. Ïî

ìåðå óâåëè÷åíèÿ çàðÿäà íà îáêëàäêàõ âîçðàñòàåò

ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ìåæäó íèìè, è â äèýëåêòðèêå âîç-

íèêàþò òîêè ýëåêòðè÷åñêîãî ñìåùåíèÿ. Åñëè îõâà-

132

×àñòü 1. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è çàêîíû òåîðèè

Ðèñ. 3.3