1.Основные понятия электромагнитного поля.

Электромагнитное поле – особая форма материи, по средствам, которой осуществляется взаимодействие между электрическими зарядами отличающихся непрерывным распределением в пространстве, характеризующиеся способностью распространяться в вакууме со скоростью, близкой к скорости света, оказывающая на заряженные частицы силовое воздействие, зависящее от их скорости.

Электрический заряд – свойство частиц вещества или тела характеризующее из взаимосвязь с собственным электрическим полем.

е = 1,6 * Кл – заряд электрона

Электромагнитная волна – электромагнитные колебания распространяемые в пространстве с течением времени с конечной скоростью.

Электрическое поле – одно из проявлений электромагнитного поля обусловленное электрическими зарядами и изменением магнитного поля оказывающее силовое воздействие на заряженные частицы и тела, влияющее как на неподвижные, так и на движущиеся заряженные тела и частицы.

Магнитное поле - одно из проявлений электромагнитного поля обусловленное электрическими зарядами движущихся заряженных частиц и изменением электрического поля, оказывающее силовое воздействие на заряженные частицы и тела, влияющее как на неподвижные, так и на движущиеся заряженные тела и частицы, пропорционально их скорости.

Электромагнитное поле является совокупностью переменных взаимосвязанных и влияющих друг на друга электрического и магнитного полей. Частными видами электромагнитного поля являются:

1. Электростатическое поле, которое создается неподвижными заряженными телами и проявляется в виде механической силы, действующей на неподвижный электрический заряд. Это поле потенциально, т.е. rot  = 0.

2. Электрическое поле постоянного тока (стационарное электрическое поле) образуется внутри и вне проводников при прохождении по ним постоянного тока. При этом внутри однородного проводника отсутствует объемная плотность заряда, т.е. div  = 0. Поле является потенциальным и для него справедливо уравнение Лапласа ∇²φ = 0.

3. Магнитное поле постоянного потока проявляется в силовом воздействии на движущиеся в нем заряженные тела и на неподвижные контуры с постоянным током. Поле имеет вихревой характер ().

Электрическое поле постоянного тока и магнитное поле постоянного потока могут рассматриваться независимо друг от друга.

2.Основные законы электротехники.

Как правило, под законами электромеханики подразумевают следующие законы электродинамики, необходимые для анализа процессов и проектирования электромеханических преобразователей^[12].

1. Закон электромагнитной индукции Фарадея:

где  — ЭДС,  — магнитный поток,  — магнитная индукция в данной точке поля,  — активная длина проводника в пределах равномерного магнитного поля с индукцией , расположенного в плоскости, перпендикулярной к направлению магнитных силовых линий,  — скорость проводника в плоскости, нормальной к , в направлении, перпендикулярном к .

2. Закон полного тока для магнитной цепи (1-ое уравнение Максвелла в интегральной форме):

где  — вектор напряженности магнитного поля,  — элементарное перемещение вдоль некоторого пути в магнитном поле,  — величина полного тока, который охватывается контуром интегрирования.

3. Закон электромагнитных сил (закон Ампера).

Профессор МЭИ Копылов И. П. сформулировал три общих закона электромеханики^[13]:

1-й закон: Электромеханическое преобразование энергии не может осуществляться без потерь, его КПД всегда меньше 100 %.

2-ой закон: Все электрические машины обратимы, одна и та же машина может работать как в режиме двигателя так и в режиме генератора.

3-ий закон: Электромеханическое преобразование энергии осуществляется неподвижными друг относительно друга полями. Ротор может вращаться с той же скоростью, что и поле (в синхронных машинах), или с другой скоростью (в асинхронных машинах), однако поля статора и ротора в установившемся режиме неподвижны относительно друг друга.

Опытным путем был установлен основной закон электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через контур. Закон электромагнитной индукции Фарадея использует понятие магнитного потока Φ_B через замкнутую поверхность Σ, который определён через поверхностный интеграл:

где dS — площадь элемента поверхности Σ(t), B — магнитное поле, а B·dS — скалярное произведение B и dS. Предполагается, что поверхность имеет «устье», очерчённое замкнутой кривой, обозначенной ∂Σ(t). Закон индукции Фарадея утверждает, что когда поток изменяется, то при перемещении единичного положительного пробного заряда по замкнутой кривой ∂Σ совершается работа , величина которой определяется по формуле:

где  — величина электродвижущей силы (ЭДС) в вольтах, а Φ_B — магнитный поток в веберах. Направление электродвижущей силы определяется законом Ленца.