1860-1865 жж 19 ғасырдың ұлы физиктерінің бірі Джеймс Клерк Максвеллтеориясын жасады электромагниттік өріс.Максвелл бойынша электромагниттік индукция құбылысы былай түсіндіріледі. Егер кеңістіктің белгілі бір нүктесінде магнит өрісі уақыт бойынша өзгерсе, онда электр өрісі де пайда болады. Егер өрісте тұйық өткізгіш болса, онда электр өрісі ондағы индукциялық токты тудырады. Максвелл теориясынан кері процестің де мүмкін екендігі шығады. Егер кеңістіктің белгілі бір аймағында электр өрісі уақыт бойынша өзгерсе, онда магнит өрісі де пайда болады.
Осылайша, уақыт бойынша магнит өрісінің кез келген өзгерісі өзгеретін электр өрісін тудырады, ал электр өрісінің уақыт бойынша кез келген өзгерісі өзгеретін магнит өрісін тудырады. Бұл бір-бірін тудыратын айнымалы электр және магнит өрістері бір электромагниттік өрісті құрайды.
Электромагниттік толқындардың қасиеттері
Максвелл тұжырымдаған электромагниттік өріс теориясынан шығатын ең маңызды нәтиже электромагниттік толқындардың болу мүмкіндігін болжау болды. Электромагниттік толқын- электромагниттік өрістің кеңістікте және уақытта таралуы.
Электромагниттік толқындар серпімді (дыбыстық) толқындардан айырмашылығы, вакуумда немесе кез келген басқа затта тарай алады.
Вакуумдағы электромагниттік толқындар жылдамдықпен таралады c=299 792 км/с, яғни жарық жылдамдығымен.
Заттағы электромагниттік толқынның жылдамдығы вакуумдағыдан аз. Механикалық толқындар үшін алынған толқын ұзындығы, оның жылдамдығы, тербеліс периоды мен жиілігі арасындағы байланыс электромагниттік толқындар үшін де дұрыс:
Кернеу векторының ауытқуы Ежәне магниттік индукция векторы Бөзара перпендикуляр жазықтықта және толқынның таралу бағытына перпендикуляр болады (жылдамдық векторы).
Электромагниттік толқын энергияны тасымалдайды.
Электромагниттік толқын диапазоны
Біздің айналамызда әртүрлі жиіліктегі электромагниттік толқындардың күрделі әлемі: компьютер мониторларынан, ұялы телефондардан, микротолқынды пештерден, теледидарлардан және т.б. сәулелену. Қазіргі уақытта барлық электромагниттік толқындар толқын ұзындығы бойынша алты негізгі диапазонға бөлінеді.
Радиотолқындар- бұл электромагниттік толқындар (толқын ұзындығы 10000 м-ден 0,005 м-ге дейін), сигналдарды (ақпаратты) сымсыз қашықтыққа беру үшін қолданылады. Радиобайланыста радиотолқындар антеннада ағып жатқан жоғары жиілікті токтар арқылы жасалады.
Толқын ұзындығы 0,005 м-ден 1 микронға дейінгі электромагниттік сәулелену, яғни. радиотолқын диапазоны мен көрінетін жарық диапазоны арасында жатқандар деп аталады инфрақызыл сәулелену. Инфрақызыл сәулелену кез келген қыздырылған денеден шығады. Инфрақызыл сәулеленудің көздері пештер, батареялар және қыздыру шамдары болып табылады. Арнайы құрылғылардың көмегімен инфрақызыл сәулеленуді көрінетін жарыққа айналдыруға болады және толық қараңғылықта қыздырылған заттардың суреттерін алуға болады.
TO көрінетін жарыққызылдан күлгінге дейінгі толқын ұзындығы шамамен 770 нм-ден 380 нм-ге дейінгі сәулеленуді қамтиды. Электромагниттік сәулелену спектрінің бұл бөлігінің адам өміріндегі маңызы өте зор, өйткені адам қоршаған әлем туралы барлық дерлік ақпаратты көру арқылы алады.
Толқын ұзындығы күлгіннен қысқа, көзге көрінбейтін электромагниттік сәулелену деп аталады. ультракүлгін сәулелену.Ол патогендік бактерияларды өлтіруі мүмкін.
Рентген сәулеленуікөзге көрінбейтін. Ол ішкі ағзалардың ауруларын диагностикалау үшін қолданылатын көрінетін жарыққа мөлдір емес заттың маңызды қабаттары арқылы айтарлықтай сіңусіз өтеді.
Гамма сәулеленуіқозған ядролар шығаратын және элементар бөлшектердің әрекеттесуінен туындайтын электромагниттік сәулелену деп аталады.
Радиобайланыс принципі
Электромагниттік толқындардың көзі ретінде тербелмелі контур қолданылады. Тиімді сәулелену үшін контур «ашылады», яғни. өрістің ғарышқа «шығуына» жағдай жасау. Бұл құрылғы ашық тербелмелі контур деп аталады - антенна.
Радиобайланысжиіліктері Гц-тен дейінгі диапазонда болатын электромагниттік толқындардың көмегімен ақпаратты беру болып табылады.
Радар (радар)
Ультра қысқа толқындарды тарататын және оларды бірден қабылдайтын құрылғы. Сәулелену қысқа импульстармен жүзеге асырылады. Импульстар объектілерден шағылысады, сигналды қабылдағаннан және өңдегеннен кейін объектіге дейінгі қашықтықты орнатуға мүмкіндік береді.
Жылдамдық радары ұқсас принцип бойынша жұмыс істейді. Радар қозғалатын көліктің жылдамдығын қалай анықтайтыны туралы ойланыңыз.
1. Кіріспе. Валеологияның зерттеу пәні.
3. Электромагниттік өрістің негізгі көздері.
5. Адам денсаулығын электромагниттік әсерден қорғау әдістері.
6. Пайдаланылған материалдар мен әдебиеттер тізімі.
1. Кіріспе. Валеологияның зерттеу пәні.
1.1 Кіріспе.
Валеология – лат. «валео» - «сәлем» – сау адамның жеке денсаулығын зерттейтін ғылыми пән. Валеологияның басқа пәндерден (атап айтқанда, практикалық медицинадан) түбегейлі айырмашылығы әрбір нақты пәннің денсаулығын бағалауға жеке көзқараста (кез келген топ үшін жалпы және орташа мәліметтерді есепке алмай).
Валеология алғаш рет ғылыми пән ретінде 1980 жылы ресми түрде тіркелді. Оның негізін салушы Владивосток мемлекеттік университетінде жұмыс істеген орыс ғалымы И.И.Брехман болды.
Қазіргі уақытта жаңа пән белсенді дамып, ғылыми жұмыстар жинақталып, практикалық зерттеулер белсенді жүргізілуде. Ғылыми пән мәртебесінен дербес ғылым мәртебесіне кезең-кезеңімен көшу байқалады.
1.2 Валеологияның зерттеу пәні.
Валеологияның зерттеу пәні – дені сау адамның жеке денсаулығы және оған әсер ететін факторлар. Сондай-ақ валеология белгілі бір пәннің даралығын ескере отырып, салауатты өмір салтын жүйелеумен айналысады.
Қазіргі уақытта «денсаулық» ұғымының ең көп тараған анықтамасы Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының (ДДҰ) сарапшылары ұсынған анықтама болып табылады:
Денсаулық – физикалық, психикалық және әлеуметтік салауаттылық жағдайы.
Қазіргі валеология жеке адам денсаулығының келесі негізгі сипаттамаларын анықтайды:
1. Тіршілік – күрделілігі жағынан әртүрлі физика-химиялық және биореакциялардан асып түсетін материяның бар болуының ең күрделі көрінісі.
2. Гомеостаз – салыстырмалы үлкен уақыт кезеңіндегі өзгергіштікпен және қысқа кезеңдерде практикалық статикалықпен сипатталатын тіршілік формаларының квазистатикалық күйі.
3. Бейімделу – тіршілік формаларының өзгермелі өмір сүру жағдайларына және шамадан тыс жүктемелерге бейімделу қабілеті. Бейімделу бұзылыстары немесе жағдайлардың тым күрт және түбегейлі өзгеруі жағдайында бейімделудің бұзылуы орын алады - стресс.
4. Фенотип – тірі ағзаның дамуына әсер ететін сыртқы орта факторларының жиынтығы. Сондай-ақ, «фенотип» термині организмнің дамуы мен физиологиясының ерекшеліктерінің жиынтығын сипаттайды.
5. Генотип – ата-ананың генетикалық материалының жиынтығы бола отырып, тірі ағзаның дамуына әсер ететін тұқым қуалайтын факторлардың жиынтығы. Деформацияланған гендер ата-анадан берілсе, тұқым қуалайтын патологиялар пайда болады.
6. Өмір салты – белгілі бір ағзаны сипаттайтын мінез-құлық стереотиптері мен нормаларының жиынтығы.
Денсаулық (ДДҰ анықтамасы бойынша).
2. Электромагниттік өріс, оның түрлері, сипаттамалары және классификациясы.
2.1 Негізгі анықтамалар. Электромагниттік өрістің түрлері.
Электромагниттік өріс - бұл электр зарядталған бөлшектердің өзара әрекеттесуі жүретін заттың ерекше түрі.
Электр өрісі – кеңістіктегі электр зарядтары мен зарядталған бөлшектерден пайда болады. Суретте тыныштықтағы екі зарядталған бөлшек үшін электр өрісінің өріс сызықтарының (өрістерді көрнекі түрде көрсету үшін қолданылатын қиялдағы сызықтар) суреті көрсетілген:
Магнит өрісі – электр зарядтарының өткізгіш бойымен қозғалуынан пайда болады. Бір өткізгішке арналған өріс сызықтарының суреті суретте көрсетілген:
Электромагниттік өрістің болуының физикалық себебі: уақыт бойынша өзгеретін электр өрісі магнит өрісін қоздырады, ал өзгермелі магнит өрісі құйынды электр өрісін қоздырады. Үздіксіз өзгеретін екі компонент те электромагниттік өрістің болуын қолдайды. Қозғалмайтын немесе бірқалыпты қозғалатын бөлшектің өрісі тасымалдаушымен (зарядталған бөлшек) ажырамас байланыста болады.
Алайда, тасымалдаушылардың үдемелі қозғалысы кезінде электромагниттік өріс олардан «үзіледі» және қоршаған ортада өз бетінше, электромагниттік толқын түрінде, тасымалдаушыны алып тастаған кезде жоғалып кетпейді (мысалы, радиотолқындар жоғалып кетпейді). оларды шығаратын антеннадағы ток (тасымалдаушылар - электрондар қозғалысы) жоғалған кезде).
2.2 Электромагниттік өрістің негізгі сипаттамалары.
Электр өрісі электр өрісінің кернеулігімен сипатталады («Е» белгісі, SI өлшемі – В/м, вектор). Магнит өрісі магнит өрісінің кернеулігімен сипатталады («Н белгілеу, SI өлшемі – А/м, вектор). Әдетте вектордың модулі (ұзындығы) өлшенеді.
Электромагниттік толқындар толқын ұзындығымен (белгіленуі "(", SI өлшемі - m), олардың сәулелену көзі - жиілігімен (белгіленуі - "(", SI өлшемі - Гц) сипатталады). Суретте Е - электр өрісінің кернеулігі векторы, H - магнит өрісінің кернеулігі векторы.
3 – 300 Гц жиілікте магнит өрісінің сипаттамасы ретінде магниттік индукция түсінігі де («В» белгіленуі, SI өлшемі - T) қолданылуы мүмкін.
2.3 Электромагниттік өрістердің классификациясы.
Ең жиі қолданылатыны – көзден/тасымалдаушыдан қашықтық дәрежесіне сәйкес электромагниттік өрістердің «аймақтық» классификациясы.
Осы классификацияға сәйкес электромагниттік өріс «жақын» және «алыс» аймақтарға бөлінеді. «Жақын» аймақ (кейде индукциялық аймақ деп те аталады) көзден 0-3(,de ( - өріс тудыратын электромагниттік толқынның ұзындығы) тең қашықтыққа дейін созылады. Бұл жағдайда өріс кернеулігі тез төмендейді ( көзге дейінгі қашықтықтың квадратына немесе кубына пропорционал).Бұл аймақта түзілетін электромагниттік толқын әлі толық қалыптаспаған.
«Алыс» аймақ - қалыптасқан электромагниттік толқынның аймағы. Мұнда өріс кернеулігі көзге дейінгі қашықтыққа кері пропорционалды түрде азаяды. Бұл аймақта электр және магнит өрісінің кернеулігі арасындағы эксперименталды түрде анықталған байланыс жарамды:
мұндағы 377 тұрақты, вакуумның толқындық кедергісі, Ом.
Электромагниттік толқындар әдетте жиілігі бойынша жіктеледі:
|Атауы |Шекаралары |Атауы |Шекаралары |
|жиілік |диапазоны |толқын |диапазоны |
|аралығы | |аралығы | |
|өте төмен, | Гц |Декамегаметр | мм |
|Ультра төмен, SLF | Гц |Мегаметр | мм |
|Инфра-төмен, INF | КГц |Гекто-километр | |
|Өте төмен, VLF | КГц |Мириаметр | км |
|Төменгі жиіліктер, LF| КГц|Километр | км |
|Орташа, орташа | МГц |Гектометр | км |
|Жоғары, ЖЖ | МГц |Декаметр | м |
|Өте жоғары, УЖЖ| МГц|Метр | м |
|Ультражоғары, UHF| ГГц |Дециметр | м |
|Ультра жоғары, микротолқынды | ГГц |Сантиметр | см |
|өте жоғары, | ГГц|Миллиметр | мм |
|Гипержоғары, HHF | |дециммиллиметр | мм |
Әдетте тек электр өрісінің кернеулігі E өлшенеді.300 МГц-тен жоғары жиіліктерде толқындық энергия ағынының тығыздығы немесе Меңзегіш векторы («S белгіленуі, SI өлшемі - Вт/м2) кейде өлшенеді.
3. Электромагниттік өрістің негізгі көздері.
Электромагниттік өрістің негізгі көздерін анықтауға болады:
Электр желілері.
Электр сымдары (ғимараттар мен құрылыстардың ішінде).
Тұрмыстық электр аспаптары.
Дербес компьютерлер.
Телерадио хабарларын тарату станциялары.
Спутниктік және ұялы байланыс (құрылғылар, қайталағыштар).
Электрлік көлік.
Радар қондырғылары.
3.1 Электр желілері (PTL).
Жұмыс істейтін электр желісінің сымдары іргелес кеңістікте (сымнан ондаған метрлік қашықтықта) өнеркәсіптік жиіліктің (50 Гц) электромагниттік өрісін жасайды. Сонымен қатар, желіге жақын өріс кернеулігі оның электрлік жүктемесіне байланысты кең шектерде өзгеруі мүмкін. Стандарттар электр желілерінің жанындағы санитарлық қорғау аймақтарының шекараларын белгілейді (SN 2971-84 сәйкес):
|Жұмыс кернеуі |330 және төмен |500 |750 |1150 |
|Электр желілері, кВ | | | | |
|Өлшемі |20 |30 |40 |55 |
|санитарлық-қорғаныс | | | | |
|аймақтар, м | | | | |
(шын мәнінде санитарлық-қорғау аймағының шекаралары электр өрісінің максималды кернеулігі 1 кВ/м-ге тең, сымдардан ең алыс шекара сызығының бойымен белгіленеді).
3.2 Электр сымдары.
Электр сымдарына мыналар кіреді: құрылыстың тіршілікті қамтамасыз ету жүйелеріне арналған электрмен жабдықтау кабельдері, ток тарату сымдары, сонымен қатар тарату тақталары, қуат қораптары және трансформаторлар. Электр сымдары тұрғын үй-жайлардағы өндірістік жиілікті электромагниттік өрістердің негізгі көзі болып табылады. Бұл жағдайда көзден шығарылатын электр өрісінің кернеулігінің деңгейі көбінесе салыстырмалы түрде төмен (500 В/м аспайды).
3.3 Тұрмыстық электр аспаптары.
Электромагниттік өрістердің көздері электр тогы арқылы жұмыс істейтін барлық тұрмыстық құрылғылар болып табылады. Бұл жағдайда сәулелену деңгейі модельге, құрылғы дизайнына және нақты жұмыс режиміне байланысты кең шектерде өзгереді. Сондай-ақ, сәулелену деңгейі құрылғының қуат тұтынуына қатты байланысты - қуат неғұрлым жоғары болса, құрылғының жұмысы кезінде электромагниттік өрістің деңгейі соғұрлым жоғары болады. Электрлік тұрмыстық құрылғылардың жанындағы электр өрісінің кернеулігі ондаған В/м-ден аспайды.
Төмендегі кестеде тұрмыстық электр құрылғыларының ішіндегі ең қуатты магнит өрісі көздері үшін магниттік индукцияның рұқсат етілген шекті деңгейлері көрсетілген:
|Құрылғы |Рұқсат етілген шекті интервал |
| |магниттік индукция мәндері, мкТ|
|Кофеқайнатқыш | |
|Кір жуғыш машина | |
|темір | |
|Шаңсорғыш | |
|Электр плитасы | |
|күндізгі жарық шамы (ЛТБ люминесцентті лампалар, | |
|Электрлі бұрғы (электр қозғалтқышы | |
|қуаты W) | |
|электр араластырғыш (электр қозғалтқышының қуаты | |
| W) | |
|теледидар | |
|Микротолқынды пеш (индукциялық, микротолқынды пеш) | |
3.4 Дербес компьютерлер.
Компьютерді пайдаланушының денсаулығына жағымсыз әсер етудің негізгі көзі монитордың визуалды дисплей құралы (VDI) болып табылады. Қазіргі заманғы мониторлардың көпшілігінде CVO катодты сәулелік түтік болып табылады. Кестеде SVR денсаулығына әсер ететін негізгі факторлар келтірілген:
|Эргономикалық |Электромагниттік әсер ету факторлары |
| |катодтық сәулелік түтіктің |өрістері
|Контрасттың айтарлықтай төмендеуі |Жиіліктегі электромагниттік өріс |
|мГц диапазонында |жаңғыртылған кескін. |
|тікелей сәулелермен экранның сыртқы жарықтандыруы | |
|жарық. | |
|Жарық сәулелерінің айнадағы |бетіндегі электростатикалық зарядтың |
|экран беті (жарқырау). |монитор экраны. |
|Мультфильм кейіпкері |Ультракүлгін сәулелену (диапазон |
|бейнелерді жаңғырту |толқын ұзындығы нм). |
|(жоғары жиілікті үздіксіз жаңарту | |
|бейненің дискретті сипаты |Инфрақызыл және рентген |
|(нүктелерге бөлу). |иондаушы сәулелену. |
Болашақта СВО-ның денсаулыққа әсер етуінің негізгі факторлары ретінде біз тек катодтық сәуле түтігінің электромагниттік өрісінің әсер ету факторларын қарастырамыз.
Монитор мен жүйелік блоктан басқа, дербес компьютерде көптеген басқа құрылғылар да болуы мүмкін (мысалы, принтерлер, сканерлер, ток кернеуінен қорғағыштар және т.б.). Бұл құрылғылардың барлығы электр тогының көмегімен жұмыс істейді, яғни олар электромагниттік өрістің көзі болып табылады. Төмендегі кестеде компьютердің жанындағы электромагниттік орта көрсетілген (бұл кестеде монитордың үлесі ескерілмейді, ол бұрын талқыланған):
|Көзі |Жиілік диапазоны жасалатын |
| |электромагниттік өріс |
|Жүйелік блокты құрастыру. |. |
|енгізу-шығару құрылғылары (принтерлер, | Гц. |
|сканерлер, дискілер және т.б.). | |
|Үзіліссіз қоректендіру көздері, |. |
|сызық сүзгілері мен тұрақтандырғыштар. | |
Дербес компьютерлердің электромагниттік өрісі өте күрделі толқындық және спектрлік құрамға ие және оны өлшеу және анықтау қиын. Оның магниттік, электростатикалық және радиациялық компоненттері бар (атап айтқанда, монитор алдында отырған адамның электростатикалық потенциалы –3-тен +5 В-қа дейін болуы мүмкін). Қазіргі уақытта дербес компьютерлер адам қызметінің барлық салаларында белсенді түрде қолданылып жатқанын ескере отырып, олардың адам денсаулығына әсері мұқият зерттеліп, бақылауға алынады.
3.5 Телерадио таратқыш станциялар.
Қазіргі уақытта Ресейде көптеген радиохабар станциялары мен әртүрлі филиалдардың орталықтары бар.
Тарату станциялары мен орталықтары арнайы бөлінген жерлерде орналасады және айтарлықтай үлкен аумақтарды (1000 гектарға дейін) ала алады. Олардың құрылымында олар радиотаратқыштар орналасқан бір немесе бірнеше техникалық ғимараттарды және бірнеше ондаған антенна-фидер жүйелері (AFS) орналасқан антенна өрістерін қамтиды. Әрбір жүйе таратқыш антеннаны және хабар тарату сигналын қамтамасыз ететін беру желісін қамтиды.
Радиохабар орталықтарының антенналары шығаратын электромагниттік өріс антенналардың конфигурациясына, жер бедері мен көршілес ғимараттардың архитектурасына байланысты күрделі спектрлік құрамға және күштердің жеке таралуына ие. Кестеде радиохабар орталықтарының әртүрлі типтері бойынша кейбір орташа деректер келтірілген:
|Түрі |Нормаланған |Нормаланған |ерекшеліктері. |
|трансляция|кернеу |кернеу | |
|ортаға бару. |электрлік |магниттік өріс, | |
| |өрістері, В/м. |А/м. | |
|LW - радиостанциялар |630 |1.2 |Ең жоғары кернеу |
|(жиілік | | |өрісіне қол жеткізіледі
|КГц, | | |қашықтықтары 1-ден аз ұзындығы |
|қуат | | |сәулеленуден |толқындар
|таратқыштар 300 –| | |антенналар. |
|500 кВт). | | | |
|ЦБ – радиостанциялар |275 |<нет данных>|Антеннаның жанында (қосу |
|(жиілік, | | |кейбір байқалған |
|қуат | | |кернеудің төмендеуі |
|50 таратқыштар - | | |электр өрісі. |
|200 кВт). | | | |
|ЖЖ радиостанциялары |44 |0,12 |таратқыштар |болуы мүмкін
|(жиілік | | | орналасқан |
|МГц, | | |тығыз салынған |
|қуат | | |территориялары, сондай-ақ | |
|10 таратқыш – | | |тұрғын үйлердің шатырлары. |
|100 кВт). | | | |
|Теледидар |15 |<нет данных>|таратқыштар әдетте |
|радиохабар| | |биіктікте орналасқан |
|е орталықтары (жиіліктер | | |ортадан 110 м жоғары |
| МГц, | | |құрылыс деңгейі. |
|қуат | | | |
|100 таратқыш | | | |
|КВт – 1МВт және | | | |
|толығырақ). | | | |
3.6 Спутниктік және ұялы байланыс.
3.6.1 Спутниктік байланыс.
Спутниктік байланыс жүйелері Жердегі таратқыш станциядан және орбитада қайталанатын саяхатшылардан тұрады. Спутниктік байланысты тарату станциялары энергия ағынының тығыздығы жүздеген Вт/м-ге жететін тар бағытталған толқындар сәулесін шығарады. Спутниктік байланыс жүйелері антенналардан айтарлықтай қашықтықта жоғары электромагниттік өріс күштерін жасайды. Мысалы, 2,38 ГГц жиілікте жұмыс істейтін 225 кВт станция 100 км қашықтықта 2,8 Вт/м2 энергия ағынының тығыздығын жасайды. Негізгі сәулеге қатысты энергияның шығыны өте аз және көбінесе антенна тікелей орналасқан аймақта болады.
3.6.2 Ұялы байланыс.
Ұялы радиотелефония қазіргі уақытта ең қарқынды дамып келе жатқан телекоммуникациялық жүйелердің бірі болып табылады. Ұялы байланыс жүйесінің негізгі элементтері базалық станциялар мен жылжымалы радиотелефондар болып табылады. Базалық станциялар мобильді құрылғылармен радиобайланысты қамтамасыз етеді, нәтижесінде олар электромагниттік өрістердің көздері болып табылады. Жүйе қамту аймағын радиусы км аймақтарға немесе «ұяшықтарға» бөлу принципін пайдаланады. Төмендегі кестеде Ресейде жұмыс істейтін ұялы байланыс жүйелерінің негізгі сипаттамалары берілген:
|Атауы|Жұмыс |Жұмыс |Максималды |Максималды |Радиусы |
|жүйелер, |диапазон |диапазоны |сәулелену |сәулелену |жабындар |
|принципі |негізгі |жылжымалы |қуат |қуат |бірлігі |
|беру |станциялары, |құрылғылар,|негізгі |жылжымалы |негізгі |
|ақпарат. |МГц. |МГц. |станциялары, В. |құрылғылар, |станциялар, |
| | | | |сейс |км. |
|NMT450. | |
|Аналогты. |5] |5] | | | |
|AMPS. |||100 |0,6 | |
|Аналогты. | | | | | |
|ДАМПЕРЛЕР (IS – |||50 |0,2 | |
|136). | | | | | |
|Цифрлық. | | | | | |
|CDMA. |||100 |0,6 | |
|Цифрлық. | | | | | |
|GSM – 900. |||40 |0,25 | |
|Цифрлық. | | | | | |
|GSM – 1800. | |
|Цифрлық. |0] |5] | | | |
Базалық станцияның сәулелену қарқындылығы жүктемемен, яғни белгілі бір базалық станцияның қызмет көрсету аймағында ұялы телефон иелерінің болуымен және олардың телефонды сөйлесу үшін пайдалану ниетімен анықталады, бұл өз кезегінде, негізінен, тәулік уақытына, станцияның орналасқан жеріне, апта күніне және басқа факторларға байланысты. Түнде станция жүктемесі нөлге жуық. Мобильді құрылғылардан сәулеленудің қарқындылығы көп дәрежеде «мобильді радиотелефон - базалық станция» байланыс арнасының күйіне байланысты (базалық станциядан неғұрлым алыс болса, құрылғының сәулелену қарқындылығы соғұрлым жоғары болады).
3.7 Электрлік көлік.
Электр көлігі (троллейбустар, трамвайлар, метро пойыздары және т.б.) Гц жиілік диапазонындағы электромагниттік өрістің қуатты көзі болып табылады. Бұл жағдайда басым көпшілігінде негізгі эмитент рөлін тартқыш электр қозғалтқышы атқарады (троллейбустар мен трамвайлар үшін аэропантографтар шығарылатын электр өрісінің қарқындылығы бойынша электр қозғалтқышымен бәсекелеседі). Кестеде электрлік көліктің кейбір түрлері үшін магниттік индукцияның өлшенген мәні туралы деректер келтірілген:
|Көлік түрі және түрі |Орташа мән |Ең көп мән |
|ағымдағы тұтыну. |магниттік индукция, мкТ. |Магниттік шама |
| | |индукция, мкТ. |
|Қалалық электр пойыздары.|20 |75 |
|Электр көлігі |29 |110 |
|тұрақты ток жетек | | |
|(электромобильдер және т.б.). | | |
3.8 Радиолокациялық қондырғылар.
Радиолокациялық және радиолокациялық қондырғыларда әдетте шағылыстырғыш типті антенналар («ыдыс-аяқ») болады және тар бағытталған радио сәулесін шығарады.
Антеннаның кеңістіктегі периодты қозғалысы сәулеленудің кеңістіктік үзілістеріне әкеледі. Радардың радиация бойынша циклдік жұмысына байланысты радиацияның уақытша үзілістері де байқалады. Олар 500 МГц-тен 15 ГГц-ке дейінгі жиілікте жұмыс істейді, бірақ кейбір арнайы қондырғылар 100 ГГц немесе одан да көп жиілікте жұмыс істей алады. Сәулеленудің ерекше сипатына байланысты олар энергия ағынының тығыздығы жоғары (100 Вт/м2 немесе одан да көп) аймақтарды құра алады.
4. Адамның жеке денсаулығына электромагниттік өрістің әсері.
Адам денесі әрқашан сыртқы электромагниттік өріске әрекет етеді. Әртүрлі толқындық құрамға және басқа факторларға байланысты әртүрлі көздердің электромагниттік өрісі адам денсаулығына әртүрлі әсер етеді. Нәтижесінде бұл бөлімде әртүрлі көздердің денсаулыққа әсерін бөлек қарастырамыз. Дегенмен, табиғи электромагниттік фонмен күрт үйлеспейтін жасанды көздер өрісі барлық жағдайда дерлік оның әсер ету аймағындағы адамдардың денсаулығына теріс әсер етеді.
Электромагниттік өрістердің денсаулыққа әсерін кең көлемде зерттеу біздің елімізде 60-жылдары басталды. Адамның жүйке жүйесі электромагниттік әсерге сезімтал екені анықталды, сонымен қатар адамға жылу эффектінің шекті мәнінен төмен қарқындылықта (өріс күшінің шамасы) әсер еткенде өріс ақпараттық әсер ететіні анықталды. оның термиялық әсері өзін көрсете бастайды).
Төмендегі кестеде әртүрлі көздерден егістіктерге әсер ету аймағындағы адамдардың денсаулығының нашарлауы туралы жиі кездесетін шағымдар көрсетілген. Кестедегі көздердің реттілігі мен нөмірленуі 3-бөлімде қабылданған олардың реттілігі мен нөмірленуіне сәйкес келеді:
|Дереккөз |Шағымдар жиі кездеседі. |
|электромагниттік | |
|1. Жолдар |Қысқа мерзімді сәулелену (бірнеше минут тәртібі бойынша) мүмкін|
|электр беру желілері (электр желілері). |ерекше сезімтал адамдарда ғана жағымсыз реакцияға әкеледі
| |аллергияның кейбір түрлерімен ауыратын адамдар немесе науқастар |
| |аурулар. Ұзақ әсер ету әдетте |
| |жүрек-тамыр және жүйке жүйесінің әртүрлі патологиялары |
| |(жүйке реттелуінің ішкі жүйесінің теңгерімсіздігіне байланысты). Қашан |
| |ультра ұзақ (шамамен 10-20 жыл) үздіксіз сәулелену |
| |мүмкін (тексерілмеген деректер бойынша) дамуының кейбір |
| |онкологиялық аурулар. |
|2. Ішкі |Нашарлау шағымдары бойынша ағымдағы деректер |
|ғимараттардың электр сымдары|ішкі |жұмысына тікелей байланысты денсаулық сақтау
|және ғимараттар. |электр желілері жоқ. |
|3. Тұрмыстық |Тері шағымдары бойынша тексерілмеген деректер бар, |
|электр аспаптары. |жүрек-тамыр және жүйке патологиялары ұзақ мерзімді |
| |ескі микротолқынды пештерді жүйелі пайдалану |
| |модельдері (1995 жылға дейін). Сондай-ақ ұқсас |
| |барлық микротолқынды пештерді пайдалану туралы мәліметтер |
| |өндіріс жағдайындағы үлгілер (мысалы, жылытуға |
| | кафедегі тамақ). Микротолқынды пештерден басқа | туралы деректер бар
| |теледидармен адамдардың денсаулығына кері әсер |
| |визуализация құрылғысы ретінде, катодтық сәуле түтігі. |
Электромагниттік өріс - бірін-бірі тудыратын айнымалы электр және магнит өрістері.
Электромагниттік өріс теориясын 1865 жылы Джеймс Максвелл жасаған.
Ол теориялық тұрғыдан дәлелдеді:
уақыт бойынша магнит өрісінің кез келген өзгерісі өзгеретін электр өрісін тудырады, ал электр өрісінің уақыт бойынша кез келген өзгерісі өзгеретін магнит өрісін тудырады.
Егер электр зарядтары үдеумен қозғалса, онда олар тудыратын электр өрісі периодты түрде өзгереді және өзі кеңістікте айнымалы магнит өрісін тудырады, т.б.
Электромагниттік өрістің көздері мыналар болуы мүмкін:
- қозғалатын магнит;
- үдеумен немесе тербеліспен қозғалатын электр заряды (тұрақты жылдамдықпен қозғалатын зарядтан айырмашылығы, мысалы, өткізгіште тұрақты ток болған жағдайда, мұнда тұрақты магнит өрісі пайда болады).
Электр зарядының айналасында әрқашан электр өрісі болады, кез келген анықтамалық жүйеде магнит өрісі электр зарядтары қозғалатын жерде болады.
Электр зарядтары үдеумен қозғалатын салыстырмалы жүйеде электромагниттік өріс бар.
ШЕШІП КӨРІҢІЗ
Кәріптастың бір бөлігі шүберекке жағылып, ол статикалық токпен зарядталды. Қозғалмайтын кәріптастың айналасында қандай өрісті табуға болады? Жылжымалы біреудің айналасында ма?
Зарядталған дене жер бетіне қатысты тыныштықта болады. Автокөлік жер бетіне қатысты біркелкі және түзу сызықты қозғалады. Автокөлікпен байланысты анықтамалық жүйеде тұрақты магнит өрісін анықтау мүмкін бе?
Электронның айналасында қандай өріс пайда болады, егер ол: тыныштықта болса; тұрақты жылдамдықпен қозғалады; үдеумен қозғалады?
Кинескоп біркелкі қозғалатын электрондар ағынын жасайды. Қозғалыстағы электрондардың бірімен байланысқан анықтамалық жүйеде магнит өрісін анықтау мүмкін бе?
ЭЛЕКТРОмагниттік ТОЛҚЫНДАР
Электромагниттік толқындар – ортаның қасиеттеріне байланысты шектеулі жылдамдықпен кеңістікте таралатын электромагниттік өріс
Электромагниттік толқындардың қасиеттері:
- затта ғана емес, вакуумда да таралады;
- вакуумда жарық жылдамдығымен таралады (С = 300 000 км/с);
- бұл көлденең толқындар;
- бұл қозғалатын толқындар (энергияны тасымалдау).
Электромагниттік толқындардың көзі жылдам қозғалатын электр зарядтары болып табылады.
Электр зарядтарының тербелісі заряд тербелістерінің жиілігіне тең жиілігі бар электромагниттік сәулеленумен бірге жүреді.
ЭЛЕКТРОМАГНЕТТІК ТОЛҚЫНДЫҚ ШАЛПАСЫ
Біздің айналамыздағы барлық кеңістік электромагниттік сәулеленумен өтеді. Күн, бізді қоршаған денелер және таратқыш антенналар тербеліс жиілігіне байланысты әртүрлі атауларға ие электромагниттік толқындар шығарады.
Радиотолқындар - сигналдарды (ақпаратты) сымсыз қашықтыққа жіберу үшін қолданылатын электромагниттік толқындар (толқын ұзындығы 10000 м-ден 0,005 м-ге дейін).
Радиобайланыста радиотолқындар антеннада ағып жатқан жоғары жиілікті токтар арқылы жасалады.
Әр түрлі толқын ұзындықтағы радиотолқындар әртүрлі таралады.
Толқын ұзындығы 0,005 м-ден аз, бірақ 770 нм-ден асатын, яғни радиотолқын диапазоны мен көрінетін жарық диапазонының арасында жатқан электромагниттік сәулелену инфрақызыл сәулелену (ИҚ) деп аталады.
Инфрақызыл сәулелену кез келген қыздырылған денеден шығады. Инфрақызыл сәулеленудің көздері пештер, су жылытатын радиаторлар және қыздыру шамдары болып табылады. Арнайы құрылғылардың көмегімен инфрақызыл сәулеленуді көрінетін жарыққа айналдыруға болады және толық қараңғылықта қыздырылған заттардың суреттерін алуға болады. Инфрақызыл сәуле боялған бұйымдарды, құрылыс қабырғаларын және ағашты кептіру үшін қолданылады.
Көрінетін жарыққа толқын ұзындығы шамамен 770 нм-ден 380 нм-ге дейін, қызылдан күлгінге дейінгі сәулелену жатады. Электромагниттік сәулелену спектрінің бұл бөлігінің адам өміріндегі маңызы өте үлкен, өйткені адам қоршаған әлем туралы барлық дерлік ақпаратты көру арқылы алады. Жарық жасыл өсімдіктердің дамуының алғы шарты, демек, жер бетінде тіршіліктің болуының қажетті шарты.
Көзге көрінбейтін, толқын ұзындығы күлгін сәуледен қысқа электромагниттік сәулелену ультракүлгін сәулелену (УК) деп аталады.Ультракүлгін сәулелену зиянсыз бактерияларды өлтіруі мүмкін, сондықтан медицинада кеңінен қолданылады. Күн сәулесінің құрамындағы ультракүлгін сәулелер адам терісінің қараюына әкелетін биологиялық процестерді тудырады - тотығу. Медицинада ультракүлгін сәулелену көзі ретінде разрядтық шамдар қолданылады. Мұндай шамдардың түтіктері ультракүлгін сәулелерге мөлдір кварцтан жасалған; Сондықтан бұл шамдар кварц шамдары деп аталады.
Рентген сәулелері (Ri) көрінбейді. Олар көзге көрінетін жарық үшін мөлдір емес материяның маңызды қабаттары арқылы айтарлықтай жұтылусыз өтеді. Рентген сәулелері белгілі бір кристалдарда белгілі бір жарқырау туғызу және фотопленкаға әсер ету қабілеті арқылы анықталады. Рентген сәулелерінің заттардың қалың қабаттарына ену қабілеті адамның ішкі мүшелерінің ауруларын диагностикалау үшін қолданылады.
Электромагниттік өріс - қозғалатын зарядтардың айналасында пайда болатын зат түрі. Мысалы, ток өткізгіштің айналасында. Электромагниттік өріс екі компоненттен тұрады: электр және магнит өрісі. Олар бір-бірінен тәуелсіз өмір сүре алмайды. Бір нәрсе екіншісін тудырады. Электр өрісі өзгерген кезде бірден магнит өрісі пайда болады. Электромагниттік толқынның таралу жылдамдығы V=C/EMҚайда eЖәне мсәйкесінше толқын таралатын ортаның магниттік және диэлектрлік тұрақтылары. Вакуумдағы электромагниттік толқын жарық жылдамдығымен, яғни 300 000 км/с тарайды. Вакуумның диэлектрлік және магниттік өткізгіштігі 1-ге тең деп есептелетіндіктен, электр өрісі өзгергенде магнит өрісі пайда болады. Оны тудырған электр өрісі тұрақты болмағандықтан (яғни уақыт бойынша өзгереді), магнит өрісі де айнымалы болады. Өзгеретін магнит өрісі өз кезегінде электр өрісін тудырады және т.б. Осылайша, кейінгі өріс үшін (оның электрлік немесе магниттік екендігі маңызды емес) бастапқы көз емес, бастапқы өріс, яғни ток бар өткізгіш көз болады. Осылайша, өткізгіштегі токты өшіргеннен кейін де, электромагниттік өріс кеңістікте бар және тарала береді. Электромагниттік толқын кеңістікте оның көзінен барлық бағытта таралады. Сіз шамды қосуды елестете аласыз, одан шыққан жарық сәулелері барлық бағытта таралады. Электромагниттік толқын таралу кезінде энергияны кеңістікте тасымалдайды. Өрісті тудыратын өткізгіштегі ток неғұрлым күшті болса, толқын тасымалдайтын энергия соғұрлым көп болады. Сондай-ақ энергия шығарылатын толқындардың жиілігіне байланысты, егер ол 2,3,4 есе өссе, толқын энергиясы сәйкесінше 4,9,16 есе артады. Яғни толқынның таралу энергиясы жиіліктің квадратына пропорционал. Толқынның таралуы үшін ең жақсы жағдайлар өткізгіштің ұзындығы толқын ұзындығына тең болғанда жасалады. Магниттік және электрлік күш сызықтары өзара перпендикуляр ұшады. Магниттік күш сызықтары тогы бар өткізгішті қоршайды және әрқашан тұйық болады. Күш сызықтары бір зарядтан екінші зарядқа өтеді. Электромагниттік толқын әрқашан көлденең толқын болып табылады. Яғни, магниттік және электрлік күш сызықтары таралу бағытына перпендикуляр жазықтықта жатады. Электромагниттік өрістің кернеулігі өрістің күштік сипаттамасы болып табылады. Сондай-ақ, кернеу векторлық шама, яғни оның басы мен бағыты бар. Өрістің күші күш сызықтарына тангенциалды түрде бағытталған. Электр және магнит өрісінің күштері бір-біріне перпендикуляр болғандықтан, толқынның таралу бағытын анықтауға болатын ереже бар. Бұранда электр өрісінің кернеулігі векторынан магнит өрісінің күшінің векторына дейінгі ең қысқа жол бойымен айналғанда, бұранданың алға қозғалысы толқынның таралу бағытын көрсетеді.
Магниттік өріс және оның сипаттамалары. Өткізгіш арқылы электр тогы өткенде, а магнит өрісі. Магниттік өріс материя түрлерінің бірін білдіреді. Оның энергиясы бар, ол жеке қозғалатын электр зарядтарына (электрондар мен иондарға) және олардың ағындарына, яғни электр тогына әсер ететін электромагниттік күштер түрінде көрінеді. Электромагниттік күштердің әсерінен қозғалатын зарядталған бөлшектер өріске перпендикуляр бағытта бастапқы жолынан ауытқиды (34-сурет). Магнит өрісі пайда боладытек қозғалатын электр зарядтарының айналасында және оның әрекеті де тек қозғалатын зарядтарға таралады. Магниттік және электрлік өрістербөлінбейтін және бірге біртұтас құрайды электромагниттік өріс. Кез келген өзгеріс электр өрісімагнит өрісінің пайда болуына әкеледі және керісінше магнит өрісінің кез келген өзгерісі электр өрісінің пайда болуымен бірге жүреді. Электромагниттік өрісжарық жылдамдығымен таралады, яғни 300 000 км/с.
Магнит өрісінің графикалық көрінісі.Графикалық түрде магнит өрісі магниттік күш сызықтарымен бейнеленеді, олар өрістің әрбір нүктесіндегі өріс сызығының бағыты өріс күштерінің бағытымен сәйкес келетіндей етіп сызылады; магнит өрісінің сызықтары әрқашан үздіксіз және тұйық болады. Әрбір нүктедегі магнит өрісінің бағытын магниттік иненің көмегімен анықтауға болады. Жебенің солтүстік полюсі әрқашан өріс күштерінің бағытына орнатылады. Тұрақты магниттің өріс сызықтары шығатын ұшы (35, а-сурет) солтүстік полюс, ал оған өріс сызықтары кіретін қарама-қарсы ұшы оңтүстік полюс (өріс сызықтары ішінен өтетін өріс сызықтары) болып саналады. магнит көрсетілмеген). Жазық магниттің полюстері арасындағы өріс сызықтарының таралуын полюстерге орналастырылған қағаз парағына себілген болат үгінділер арқылы анықтауға болады (35-сурет, б). Тұрақты магниттің екі параллель қарама-қарсы полюстері арасындағы ауа саңылауындағы магнит өрісі магниттік күш сызықтарының біркелкі таралуымен сипатталады (36-сурет).
Шмелев В.Е., Сбитнев С.А.
«ЭЛЕКТР ТЕХНИКАСЫНЫҢ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ»
«ЭЛЕКТРОмагниттік өріс теориясы»
1 тарау. Электромагниттік өріс теориясының негізгі түсініктері
§ 1.1. Электромагниттік өрістің анықтамасы және оның физикалық шамалары.
Электромагниттік өріс теориясының математикалық аппараты
Электромагниттік өріс(ЭМӨ) зарядталған бөлшектерге күш түсіретін және барлық нүктелерде оның екі жағын – электр және магнит өрістерін сипаттайтын екі жұп векторлық шама арқылы анықталатын зат түрі.
Электр өрісі- бұл бөлшек зарядына пропорционал және оның жылдамдығына тәуелсіз күшпен электрлік зарядталған бөлшекке әсер етумен сипатталатын ЭҚК құрамдас бөлігі.
Магниттік өрісЭҚК-нің құрамдас бөлігі болып табылады, ол қозғалатын бөлшекке бөлшектің зарядына және оның жылдамдығына пропорционал күшпен әсер етумен сипатталады.
Электротехниканың теориялық негіздері курсында зерттелетін ЭҚК есептеудің негізгі қасиеттері мен әдістері электрлік, электронды және биомедициналық құрылғыларда кездесетін ЭҚК сапалық және сандық зерттеуді қамтиды. Осы мақсатта интегралдық және дифференциалдық түрдегі электродинамика теңдеулері ең қолайлы.
Электромагниттік өріс теориясының (ЭМӨ) математикалық аппараты өрістің скалярлық теориясына, векторлық және тензорлық талдауға, сонымен қатар дифференциалдық және интегралдық есептеулерге негізделген.
Бақылау сұрақтары
1. Электромагниттік өріс дегеніміз не?
2. Электр және магнит өрістері деп нені атайды?
3. Электромагниттік өріс теориясының математикалық аппараты неге негізделген?
§ 1.2. ЭҚК сипаттайтын физикалық шамалар
Электр өрісінің кернеулігі векторынүктесінде Qнүктеде орналасқан электр заряды бар қозғалмайтын бөлшекке әсер ететін күш векторы Q, егер бұл бөлшектің бірлік оң заряды болса.
Бұл анықтамаға сәйкес нүктелік зарядқа әсер ететін электр күші qтең:
Қайда Е В/м-мен өлшенеді.
Магниттік өріс сипатталады магниттік индукция векторы. Кейбір бақылау нүктелеріндегі магниттік индукция Qмодулі нүктеде орналасқан зарядталған бөлшекке әсер ететін магниттік күшке тең векторлық шама. Q, бірлік заряды бар және бірлік жылдамдықпен қозғалады және күш, жылдамдық, магниттік индукция векторлары, сондай-ақ бөлшек заряды шартты қанағаттандырады.
.
Тогы бар қисық өткізгішке әсер ететін магнит күшін формула бойынша анықтауға болады
.
Түзу өткізгіш, егер ол біркелкі өрісте болса, оған келесі магниттік күш әсер етеді
.
Барлық соңғы формулаларда Б - магниттік индукция, ол тесламен (Т) өлшенеді.
1 Т – магниттік индукция, егер магниттік индукция сызықтары ток күші бар өткізгішке перпендикуляр бағытталған болса, ток күші 1А болатын түзу өткізгішке 1 Н-ге тең магниттік күш әсер етеді және өткізгіштің ұзындығы 1 м.
Электромагниттік өріс теориясында электр өрісінің кернеулігі мен магниттік индукциядан басқа келесі векторлық шамалар қарастырылады:
1) электрлік индукция D (электрлік орын ауыстыру), ол С/м 2 өлшенеді,
ЭҚК векторлары кеңістік пен уақыт функциялары болып табылады:
Қайда Q- бақылау нүктесі, т- уақыт сәті.
Егер бақылау нүктесі болса Qвакуумда болса, векторлық шамалардың сәйкес жұптары арасында келесі қатынастар орындалады
мұндағы вакуумның абсолютті диэлектрлік өтімділігі (негізгі электр өтімділігі), =8,85419*10 -12;
Вакуумның абсолютті магниттік өткізгіштігі (негізгі магниттік тұрақты); = 4π*10 -7 .
Бақылау сұрақтары
1. Электр өрісінің кернеулігі дегеніміз не?
2. Магниттік индукция қалай аталады?
3. Қозғалыстағы зарядталған бөлшекке әсер ететін магнит күші қандай?
4. Тогы бар өткізгішке әсер ететін магнит күші қандай?
5. Қандай векторлық шамалар электр өрісімен сипатталады?
6. Қандай векторлық шамалар магнит өрісімен сипатталады?
§ 1.3. Электромагниттік өріс көздері
ЭҚК көздеріне электр зарядтары, электр дипольдері, қозғалатын электр зарядтары, электр тогы, магниттік дипольдер жатады.
Физика курсында электр заряды және электр тогы ұғымдары берілген. Электр тогы үш түрге бөлінеді:
1. Өткізгіш токтар.
2. Ауыстыру токтары.
3. Тасымалдау токтары.
Өткізгіштік ток- электр өткізгіш дененің қозғалатын зарядтарының белгілі бір бет арқылы өту жылдамдығы.
Айнымалы ток- белгілі бір бет арқылы өтетін электрлік орын ауыстыру векторы ағынының өзгеру жылдамдығы.
.
Трансфер тогыкелесі өрнекпен сипатталады
Қайда v - денелердің беті арқылы өту жылдамдығы С; n - бетке нормаль бірліктің векторы; - нормаль бағытында беті арқылы ұшатын денелердің сызықтық заряд тығыздығы; ρ - электр зарядының көлемдік тығыздығы; ρ v - беріліс токының тығыздығы.
Электрлік дипольнүктелік зарядтар жұбын + деп атайды qЖәне - q, қашықтықта орналасқан лбір-бірінен (Cурет 1).
Нүктелік электрлік диполь электрлік дипольдік моменттің векторымен сипатталады:
Магниттік дипольэлектр тогы бар жазық тізбек деп аталады I.Магниттік диполь магниттік диполь моментінің векторымен сипатталады
Қайда С - тогы бар контур бойымен созылған жазық бет ауданының векторы. Вектор С осы жазық бетке перпендикуляр бағытталған және вектордың соңынан қараған кезде С , содан кейін контур бойымен ток бағытымен сәйкес келетін бағытта қозғалыс сағат тіліне қарсы болады. Бұл дипольдік магниттік момент векторының бағыты оң бұранда ережесіне сәйкес ток бағытымен байланысты екенін білдіреді.
Заттың атомдары мен молекулалары электрлік және магниттік дипольдер болып табылады, сондықтан ЭҚК-дегі материал түрінің әрбір нүктесін электрлік және магниттік дипольдік моменттің көлемдік тығыздығымен сипаттауға болады:
П - заттың электрлік поляризациясы:
М - заттың магниттелуі:
Заттың электрлік поляризациясынақты дененің қандай да бір нүктесіндегі электрлік диполь моментінің көлемдік тығыздығына тең векторлық шама.
Заттың магниттелуіматериалдық дененің қандай да бір нүктесіндегі магниттік диполь моментінің көлемдік тығыздығына тең векторлық шама.
Электрлік ауытқувекторлық шама, ол кез келген бақылау нүктесі үшін оның вакуумда немесе затта болуына қарамастан мына қатынас арқылы анықталады:
(вакуум немесе зат үшін),
(тек вакуум үшін).
Магнит өрісінің күші- векторлық шама, ол кез келген бақылау нүктесі үшін оның вакуумде немесе затта болуына қарамастан, мына қатынас арқылы анықталады:
,
мұнда магнит өрісінің күші А/м-мен өлшенеді.
Поляризация мен магниттелуден басқа ЭҚК-нің басқа да көлемді таралған көздері бар:
- зарядтың көлемдік тығыздығы ; ,
мұнда зарядтың көлемдік тығыздығы С/м3 өлшенеді;
- электр тогының тығыздығы векторы, оның қалыпты құрамдас бөлігі тең
Жалпы алғанда, ток ашық бет арқылы өтеді С, осы бет арқылы өтетін токтың тығыздығы векторының ағынына тең:
мұндағы электр тогының тығыздығы векторы А/м 2 өлшенеді.
Бақылау сұрақтары
1. Электромагниттік өрістің қандай көздері бар?
2. Өткізгіштік ток дегеніміз не?
3. Айнымалы ток дегеніміз не?
4. Тасымалдау тогы дегеніміз не?
5. Электрлік диполь және электрлік дипольдік момент дегеніміз не?
6. Магниттік диполь және магниттік дипольдік момент дегеніміз не?
7. Заттың электрлік поляризациясы мен магниттелуі қалай аталады?
8. Электрлік орын ауыстыру деп нені айтады?
9. Магнит өрісінің кернеулігі қалай аталады?
10. Электр зарядының көлемдік тығыздығы мен токтың тығыздығы неге тең?
MATLAB қолданбасының мысалы
Тапсырма.
Берілген: Электр тогы бар тізбек Iкеңістікте үшбұрыштың периметрін көрсетеді, оның төбелерінің декарттық координаталары берілген: x 1 , x 2 , x 3 , ж 1 , ж 2 , ж 3 , z 1 , z 2 , z 3. Мұндағы жазылулар төбелердің сандары болып табылады. Шыңдар электр тогының ағынының бағыты бойынша нөмірленеді.
Міндеттіконтурдың дипольдік магниттік момент векторын есептейтін MATLAB функциясын құрастырыңыз. m-файлды құрастыру кезінде кеңістіктік координаталар метрмен, ал ток ампермен өлшенеді деп болжауға болады. Енгізу және шығару параметрлерін еркін ұйымдастыруға жол беріледі.
Шешім
% m_dip_moment – кеңістіктегі ток бар үшбұрышты контурдың магниттік дипольдік моментін есептеу
% pm = m_dip_moment (ток, түйіндер)
% КІРІС ПАРАМЕТРЛЕР
% ток – тізбектегі ток;
% түйіндері – «.» түріндегі шаршы матрица, оның әрбір жолында сәйкес шыңның координаталары бар.
% ШЫҒЫС ПАРАМЕТРІ
% pm – магниттік дипольдік момент векторының декарттық құраушыларының қатарлы матрицасы.
функциясы pm = m_dip_moment(tok,түйіндер);
pm=tok*)]) det()]) det()])]/2;
% Соңғы мәлімдемеде үшбұрыштың ауданы векторы токқа көбейтіледі
>> түйіндер=10*ранд(3)
9.5013 4.8598 4.5647
2.3114 8.913 0.18504
6.0684 7.621 8.2141
>> pm=m_dip_moment(1,түйіндер)
13.442 20.637 -2.9692
Бұл жағдайда ол жұмыс істеді П M = (13,442* 1 x + 20.637*1 ж - 2.9692*1 z) Тізбектегі ток күші 1 А болса, A*m 2.
§ 1.4. Электромагниттік өріс теориясындағы кеңістіктік дифференциалдық операторлар
Градиентскаляр өрісі Φ( Q) = Φ( x, y, z) формуламен анықталатын векторлық өріс:
,
Қайда В 1 - нүктені қамтитын аймақ Q; С 1 - аумақты шектейтін тұйық бет В 1 , Q 1 - бетіне жататын нүкте С 1 ; δ - нүктеден ең үлкен қашықтық Qбетіндегі нүктелерге С 1 (макс.| Q Q 1 |).
Дивергенциявекторлық өріс Ф (Q)=Ф (x, y, z) формуламен анықталатын скаляр өріс деп аталады:
Ротор(құйынды) векторлық өріс Ф (Q)=Ф (x, y, z) формуламен анықталатын векторлық өріс:
шірік Ф
= 
Nabla операторывекторлық дифференциалдық оператор болып табылады, ол декарттық координаттарда мына формуламен анықталады:
grad, div және rot мәндерін nabla операторы арқылы көрсетейік:
Мына операторларды декарттық координатада жазайық:
; 
;
Декарттық координаттардағы Лаплас операторы мына формуламен анықталады:
Екінші ретті дифференциалдық операторлар:
Интегралдық теоремалар
Градиент теоремасы 
;
Дивергенция теоремасы 
Ротор теоремасы 
ЭҚК теориясында тағы бір интегралдық теоремалар да қолданылады:
.
Бақылау сұрақтары
1. Скалярлық өріс градиенті деп нені атайды?
2. Векторлық өрістің дивергенциясы қалай аталады?
3. Векторлық өрістің бұйрасы қалай аталады?
4. Набла операторы дегеніміз не және ол арқылы бірінші ретті дифференциалдық операторлар қалай өрнектеледі?
5. Скаляр және векторлық өрістер үшін қандай интегралдық теоремалар дұрыс?
MATLAB қолданбасының мысалы
Тапсырма.
Берілген: Тетраэдр көлемінде скаляр және векторлық өрістер сызықтық заңға сәйкес өзгереді. Тетраэдр төбелерінің координаталары [ түріндегі матрицамен белгіленеді. x 1 , ж 1 , z 1 ; x 2 , ж 2 , z 2 ; x 3 , ж 3 , z 3 ; x 4 , ж 4 , z 4 ]. Шыңдардағы скаляр өрістің мәндері [Ф 1 ; F 2; F 3; F 4]. Төбелеріндегі векторлық өрістің декарттық құрамдастары [ матрицасы арқылы анықталады. Ф 1 x, Ф 1ж, Ф 1z; Ф 2x, Ф 2ж, Ф 2z; Ф 3x, Ф 3ж, Ф 3z; Ф 4x, Ф 4ж, Ф 4z].
Анықтаңызтетраэдр көлемінде, скаляр өрістің градиенті, сондай-ақ векторлық өрістің дивергенциясы мен бұралуы. Ол үшін MATLAB функциясын жазыңыз.
Шешім. Төменде m-функцияның мәтіні берілген.
% grad_div_rot - тетраэдр көлеміндегі градиентті, дивергенцияны және роторды... есептеңіз
% =grad_div_rot(түйіндер, скаляр, вектор)
% КІРІС ПАРАМЕТРЛЕР
% түйіндері – тетраэдр төбелерінің координаталар матрицасы:
% жолдар шыңдарға, бағандарға - координаттарға сәйкес келеді;
% скаляр – шыңдардағы скаляр өріс мәндерінің бағаналы матрицасы;
% вектор – шыңдардағы векторлық өріс компоненттерінің матрицасы:
% ШЫҒУ ПАРАМЕТРЛЕРІ
% grad – скаляр өріс градиентінің декарттық компоненттерінің жолдық матрицасы;
% div – тетраэдр көлеміндегі векторлық өрістің дивергенциялық мәні;
% шірік – векторлық өріс роторының декарттық құрамдастарының жол матрицасы.
% Есептеулерде тетраэдр көлемінде деп болжанады
% вектор және скаляр өрістер кеңістікте сызықтық заңға сәйкес өзгереді.
функция =grad_div_rot(түйіндер, скаляр, вектор);
a=inv(); % Сызықтық интерполяция коэффициентінің матрицасы
grad=(a(2:end,:)*скаляр)."; % Скалярлық өрістің градиенттік құрамдастары
div=*вектор(:); % вектор өрісінің дивергенциясы
rot=sum(крест(a(2:соңы,:),вектор."),2).";
Әзірленген m-функциясын іске қосу мысалы:
>> түйіндер=10*ранд(4,3)
3.5287 2.0277 1.9881
8.1317 1.9872 0.15274
0.098613 6.0379 7.4679
1.3889 2.7219 4.451
>> скаляр=ранд(4,1)
>> вектор=ранд(4,3)
0.52515 0.01964 0.50281
0.20265 0.68128 0.70947
0.67214 0.37948 0.42889
0.83812 0.8318 0.30462
>> =grad_div_rot(түйіндер, скаляр, вектор)
0.16983 -0.03922 -0.17125
0.91808 0.20057 0.78844
Егер кеңістіктік координаттар метрмен өлшенеді, ал векторлық және скалярлық өрістер өлшемсіз деп есептесек, онда бұл мысалда мынаны аламыз:
град Ф = (-0,16983* 1 x - 0.03922*1 ж - 0.17125*1 z) m -1;
див Ф = -1,0112 м -1 ;
шірік Ф = (-0.91808*1 x + 0.20057*1 ж + 0.78844*1 z) м -1.
§ 1.5. Электромагниттік өріс теориясының негізгі заңдары
Интегралдық түрдегі ЭҚК теңдеулері
Жалпы қолданыстағы заң:
немесе 
Контур бойымен магнит өрісінің кернеулігі векторының циркуляциясы лбеті арқылы өтетін жалпы электр тогына тең С, контур бойынша созылған л, егер ток бағыты тізбекті айналып өту бағытымен оң жақ жүйені құраса.
Электромагниттік индукция заңы:
,
Қайда Е c – сыртқы электр өрісінің қарқындылығы.
ЭҚК электромагниттік индукция eжәне тізбекте лбеті арқылы магнит ағынының өзгеру жылдамдығына тең С, контур бойынша созылған л, ал магнит ағынының өзгеру жылдамдығының бағыты бағытымен бірге қалыптасады eжәне сол жақ бұрандалы жүйе.
Интегралдық түрдегі Гаусс теоремасы:
Электрлік орын ауыстыру векторы тұйық бет арқылы өтеді Сбетімен шектелген көлемдегі бос электр зарядтарының қосындысына тең С.
Магниттік индукция сызықтарының үздіксіздік заңы:
Кез келген тұйық бет арқылы өтетін магнит ағыны нөлге тең.
Интегралдық түрдегі теңдеулерді тікелей қолдану қарапайым электромагниттік өрістерді есептеуге мүмкіндік береді. Күрделі пішіндердің электромагниттік өрістерін есептеу үшін дифференциалдық түрдегі теңдеулер қолданылады. Бұл теңдеулер Максвелл теңдеулері деп аталады.
Стационарлық орталар үшін Максвелл теңдеулері
Бұл теңдеулер интегралдық түрдегі сәйкес теңдеулерден және кеңістіктік дифференциалдық операторлардың математикалық анықтамаларынан тікелей шығады.
Дифференциалды түрдегі жалпы қолданыстағы заң:
,
Толық электр тогының тығыздығы,
Сыртқы электр тогының тығыздығы,
Өткізгіш токтың тығыздығы,
Айнымалы токтың тығыздығы: ,
Трансферттік токтың тығыздығы: .
Бұл электр тогы магнит өрісінің кернеулігінің векторлық өрісінің құйынды көзі екенін білдіреді.
Дифференциалдық түрдегі электромагниттік индукция заңы:
Бұл айнымалы магнит өрісі электр өрісі күшінің векторының кеңістікте таралуына арналған құйынды көз болып табылатынын білдіреді.
Магниттік индукция сызықтарының үздіксіздік теңдеуі:
Бұл магниттік индукция векторының өрісінің көздері жоқ дегенді білдіреді, яғни. Табиғатта магниттік зарядтар (магниттік монопольдер) жоқ.
Дифференциалдық түрдегі Гаусс теоремасы:
Бұл электрлік орын ауыстырудың векторлық өрісінің көздері электр зарядтары екенін білдіреді.
ЭҚК талдау мәселесін шешудің бірегейлігін қамтамасыз ету үшін Максвелл теңдеулерін векторлар арасындағы материалдық байланыстардың теңдеулерімен толықтыру қажет. Е Және D , және де Б Және Х .
Өріс векторлары мен ортаның электрлік қасиеттері арасындағы байланыстар
Бұл белгілі
| (1) |
Барлық диэлектриктер электр өрісінің әсерінен поляризацияланады. Барлық магниттер магнит өрісінің әсерінен магниттеледі. Заттың статикалық диэлектрлік қасиеттерін поляризация векторының функционалдық тәуелділігі арқылы толық сипаттауға болады. П электр өрісінің кернеулігі векторынан Е (П =П (Е )). Заттың статикалық магниттік қасиеттерін магниттелу векторының функционалдық тәуелділігі арқылы толық сипаттауға болады. М магнит өрісінің күші векторынан Х (М =М (Х )). Жалпы жағдайда мұндай тәуелділіктер көп мағыналы (гистеретикалық) сипатта болады. Бұл нүктеде поляризация немесе магниттелу векторы дегенді білдіреді Qвектордың мәнімен ғана анықталмайды Е немесе Х осы кезде, сонымен қатар вектордың өзгеруінің фоны Е немесе Х бұл кезеңде. Бұл тәуелділіктерді эксперименталды түрде зерттеу және модельдеу өте қиын. Сондықтан тәжірибеде көбінесе векторлар деп болжанады П Және Е , және де М Және Х коллинеар, ал заттың электрлік қасиеттері скалярлық гистерезис функцияларымен сипатталады (| П |=|П |(|Е |), |М |=|М |(|Х |). Егер жоғарыда аталған функциялардың гистерезис сипаттамаларын елемеуге болатын болса, онда электрлік қасиеттер бір мағыналы функциялармен сипатталады. П=П(Е), М=М(Х).
Көптеген жағдайларда бұл функцияларды шамамен сызықтық деп санауға болады, яғни.
Содан кейін (1) қатынасты ескере отырып, келесіні жаза аламыз
| , | (4) |
Осыған сәйкес заттың салыстырмалы диэлектрлік және магниттік өткізгіштігі:
Заттың абсолютті диэлектрлік өтімділігі:
Заттың абсолютті магниттік өткізгіштігі:
(2), (3), (4) қатынастары заттың диэлектрлік және магниттік қасиеттерін сипаттайды. Заттың электр өткізгіштік қасиеттерін дифференциалдық түрде Ом заңымен сипаттауға болады
мұндағы заттың меншікті электр өткізгіштігі, С/м өлшенеді.
Неғұрлым жалпы жағдайда өткізгіштік токтың тығыздығы мен электр өрісінің кернеулігі векторы арасындағы байланыс сызықты емес вектор-гистерезис сипатына ие болады.
Электромагниттік өріс энергиясы
Электр өрісінің көлемдік энергия тығыздығы тең
,
Қайда В e Дж/м 3 өлшенеді.
Магнит өрісінің көлемдік энергия тығыздығы тең
,
Қайда Вм Дж/м 3 өлшенеді.
Электромагниттік өрістің көлемдік энергия тығыздығы тең
Заттың сызықтық электрлік және магниттік қасиеттері жағдайында ЭҚК-нің көлемдік энергия тығыздығы мынаған тең.
Бұл өрнек нақты энергия мен ЭҚК векторларының лездік мәндері үшін жарамды.
Өткізгіштік токтардан жылу шығынының меншікті қуаты
Үшінші тарап көздерінің қуат тығыздығы
Бақылау сұрақтары
1. Толық ток заңы интегралдық түрде қалай тұжырымдалады?
2. Электромагниттік индукция заңы интегралдық түрде қалай тұжырымдалады?
3. Гаусс теоремасы және магнит ағынының үздіксіздігі заңы интегралдық түрде қалай тұжырымдалған?
4. Толық қолданыстағы заң дифференциалды түрде қалай тұжырымдалады?
5. Электромагниттік индукция заңы дифференциалды түрде қалай тұжырымдалады?
6. Гаусс теоремасы және магниттік индукция сызықтарының үздіксіздік заңы интегралдық түрде қалай тұжырымдалған?
7. Заттың электрлік қасиеттері қандай қатынастармен сипатталады?
8. Электромагниттік өрістің энергиясы оны анықтайтын векторлық шамалар арқылы қалай өрнектеледі?
9. Жылу шығынының меншікті қуаты және үшінші тарап көздерінің меншікті қуаты қалай анықталады?
MATLAB қолданбасының мысалдары
Мәселе 1.
Берілген: Тетраэдр көлемінің ішінде заттың магниттік индукциясы мен магниттелуі сызықтық заңға сәйкес өзгереді. Тетраэдр төбелерінің координаталары берілген, төбелердегі заттың магниттік индукциясы мен магниттелу векторларының мәндері де берілген.
Есептеуалдыңғы абзацтағы есепті шешу кезінде құрастырылған m-функциясын пайдаланып, тетраэдр көлеміндегі электр тогының тығыздығы. Кеңістіктік координаттар миллиметрмен, магниттік индукция тесламен, магнит өрісінің күші және магниттелу кА/м-мен өлшенеді деп есептей отырып, MATLAB пәрмен терезесінде есептеуді орындаңыз.
Шешім.
Бастапқы деректерді grad_div_rot m-функциясымен үйлесімді пішімде орнатайық:
>> түйіндер=5*ранд(4,3)
0.94827 2.7084 4.3001
0.96716 0.75436 4.2683
3.4111 3.4895 2.9678
1.5138 1.8919 2.4828
>> B=rand(4,3)*2,6-1,3
1.0394 0.41659 0.088605
0.83624 -0.41088 0.59049
0.37677 -0.54671 -0.49585
0.82673 -0.4129 0.88009
>> mu0=4e-4*pi % вакуумның абсолютті магниттік өткізгіштігі, мкН/мм
>> M=rand(4,3)*1800-900
122.53 -99.216 822.32
233.26 350.22 40.663
364.93 218.36 684.26
83.828 530.68 -588.68
>> =grad_div_rot(түйіндер,бір(4,1),B/mu0-M)
0 -3.0358e-017 0
914.2 527.76 -340.67
Бұл мысалда қарастырылып отырған көлемдегі токтың жалпы тығыздығының векторы (-914,2*) тең болды. 1 x + 527.76*1 ж - 340.67*1 z) A/mm 2. Ток тығыздығының модулін анықтау үшін келесі операторды орындаймыз:
>> cur_d=sqrt(cur_dens*cur_dens.")
Ток тығыздығының есептелген мәнін нақты техникалық құрылғыларда жоғары магниттелген ортада алу мүмкін емес. Бұл мысал тек тәрбиелік мәні бар. Енді тетраэдр көлеміндегі магниттік индукцияның таралуын көрсетудің дұрыстығын тексерейік. Ол үшін келесі мәлімдемені орындаймыз:
>> =grad_div_rot(түйіндер,бір(4,1),В)
0 -3.0358e-017 0
0.38115 0.37114 -0.55567
Мұнда біз div мәнін алдық Б = -0,34415 Т/мм, ол дифференциалдық түрдегі магниттік индукция сызықтарының үздіксіздік заңына сәйкес бола алмайды. Осыдан тетраэдр көлеміндегі магниттік индукцияның таралуы дұрыс көрсетілмегені шығады.
Мәселе 2.
Төбелерінің координаталары берілген тетраэдр ауада болсын (өлшем бірліктері метр). Оның төбелеріндегі электр өрісінің кернеулігі векторының мәндері берілсін (өлшем бірліктері – кВ/м).
Міндеттітетраэдр ішіндегі көлемдік заряд тығыздығын есептеңіз.
Шешімосылай жасауға болады:
>> түйіндер=3*ранд(4,3)
2.9392 2.2119 0.59741
0.81434 0.40956 0.89617
0.75699 0.03527 1.9843
2.6272 2.6817 0.85323
>> eps0=8,854e-3% вакуумның абсолютті диэлектрлік өтімділігі, nF/m
>> E=20*ранд(4,3)
9.3845 8.4699 4.519
1.2956 10.31 11.596
19.767 6.679 15.207
11.656 8.6581 10.596
>> =grad_div_rot(түйіндер,бір(4,1),E*eps0)
0.076467 0.21709 -0.015323
Бұл мысалда зарядтың көлемдік тығыздығы 0,10685 мкС/м 3 тең болды.
§ 1.6. ЭҚК векторларының шекаралық шарттары.
Зарядтың сақталу заңы. Умов-Пойнтинг теоремасы
немесе 
Мұнда көрсетілген: Х 1 - ортадағы No 1 ортаның арасындағы шекарадағы магнит өрісінің кернеулігінің векторы; Х 2 - No 2 ортада бірдей; Х 1т- No 1 ортадағы орталар арасындағы шекарадағы магнит өрісінің кернеулігі векторының тангенциалды (тангенс) компоненті; Х 2т- №2 ортада бірдей; Е No 1 ортадағы орталар арасындағы интерфейстегі жалпы электр өрісінің кернеулігінің 1 векторы; Е 2 - No 2 ортада бірдей; Е 1 c - No 1 ортадағы тасымалдаушылар арасындағы интерфейстегі электр өрісінің кернеулігі векторының үшінші тарап компоненті; Е 2c - No 2 ортада бірдей; Е 1т- No 1 ортадағы орталар арасындағы шекарадағы электр өрісінің кернеулігі векторының тангенциалды компоненті; Е 2т- №2 ортада бірдей; Е 1с т- No 1 ортадағы тасушының арасындағы интерфейстегі электр өрісінің кернеулігі векторының тангенциалды үшінші тарап компоненті; Е 2т- №2 ортада бірдей; Б 1 - No 1 ортадағы орталар арасындағы интерфейстегі магниттік индукция векторы; Б 2 - No 2 ортада бірдей; Б 1n- No 1 ортадағы орталар арасындағы интерфейстегі магниттік индукция векторының қалыпты компоненті; Б 2n- №2 ортада бірдей; D 1 - No 1 ортадағы тасымалдаушылар арасындағы интерфейстегі электрлік орын ауыстыру векторы; D 2 - No 2 ортада бірдей; D 1n- No 1 ортадағы орталар арасындағы интерфейстегі электрлік орын ауыстыру векторының қалыпты құраушысы; D 2n- №2 ортада бірдей; σ - электр зарядының С/м2-мен өлшенетін шекарадағы беттік тығыздығы.
Зарядтың сақталу заңы
Егер үшінші тараптың ағымдағы көздері болмаса, онда
,
және жалпы жағдайда, яғни жалпы ток тығыздығы векторында ешқандай көздер жоқ, яғни жалпы ток сызықтары әрқашан жабық болады.
Умов-Пойнтинг теоремасыЭҚК-дегі материалдық нүкте тұтынатын көлемдік қуат тығыздығы тең
Жеке басына сәйкес (1)
Бұл көлем үшін қуат балансының теңдеуі В. Жалпы жағдайда (3) теңдікке сәйкес көлемнің ішіндегі көздермен өндірілетін электромагниттік қуат В, жылу шығындарына, ЭҚК энергиясының жинақталуына және осы көлемді шектейтін тұйық бет арқылы қоршаған кеңістікке сәулеленуге барады.
(2) интегралдағы интеграл Пойнтинг векторы деп аталады:
,
Қайда ПВт/м2 өлшенеді.
Бұл вектор кейбір бақылау нүктесіндегі электромагниттік қуат ағынының тығыздығына тең. Теңдік (3) – Умов-Пойнтинг теоремасының математикалық өрнегі.
Аудан шығаратын электромагниттік қуат Вқоршаған кеңістікке Пойнтинг векторының тұйық бет арқылы өтетін ағынына тең С, аумақты шектеу В.
Бақылау сұрақтары
1. Тасымалдағыштар арасындағы интерфейстердегі электромагниттік өріс векторларының шекаралық шарттарын қандай өрнектер сипаттайды?
2. Зарядтың сақталу заңы дифференциалдық түрде қалай тұжырымдалады?
3. Зарядтың сақталу заңы интегралдық түрде қалай тұжырымдалады?
4. Интерфейстердегі ток тығыздығының шекаралық шарттарын қандай өрнектер сипаттайды?
5. Электромагниттік өрістегі материалдық нүкте тұтынатын көлемдік қуат тығыздығы неге тең?
6. Белгілі бір көлем үшін электромагниттік қуат балансының теңдеуі қалай жазылады?
7. Пойнтинг векторы дегеніміз не?
8. Умов-Пойнтинг теоремасы қалай тұжырымдалған?
MATLAB қолданбасының мысалы
Тапсырма.
Берілген: Кеңістікте үшбұрышты бет бар. Төбелердің координаталары берілген. Сондай-ақ шыңдардағы электр және магнит өрісінің кернеулік векторларының мәндері көрсетілген. Электр өрісінің кернеулігінің үшінші тарап құрамдас бөлігі нөлге тең.
Міндеттіосы үшбұрышты бет арқылы өтетін электромагниттік қуатты есептеңіз. Осы есептеуді орындайтын MATLAB функциясын жазыңыз. Есептеу кезінде оң нормаль векторы оның соңынан қарасақ, төбе сандарының өсу реті бойынша қозғалыс сағат тіліне қарсы болатындай бағытталған деп есептейік.
Шешім. Төменде m-функцияның мәтіні берілген.
% em_power_tri - өтетін электромагниттік қуатты есептеу
Кеңістікте % үшбұрышты бет
% P=em_power_tri(түйіндер,E,H)
% КІРІС ПАРАМЕТРЛЕР
% түйіндер пішіннің шаршы матрицасы болып табылады,
Әрбір жолында сәйкес төбенің координаталары жазылған %.
% Е – шыңдардағы электр өрісінің кернеулігі векторының құраушыларының матрицасы:
% жолдар шыңдарға, бағандарға - декарттық компоненттерге сәйкес келеді.
% H – шыңдардағы магнит өрісінің кернеулігі векторының құраушыларының матрицасы.
% ШЫҒЫС ПАРАМЕТРІ
% P – үшбұрыш арқылы өтетін электромагниттік қуат
% Есептеу кезінде үшбұрышта деп есептеледі
% өріс күшінің векторлары кеңістікте сызықтық заңға сәйкес өзгереді.
функциясы P=em_power_tri(түйіндер,E,H);
% Үшбұрыштың қос аудан векторын есептеңдер
S=)]) det()]) det()])];
P=sum(крест(Е,(бір(3,3)+көз(3))*H,2))*S."/24;
Әзірленген m-функциясын іске қосу мысалы:
>> түйіндер=2*ранд(3,3)
0.90151 0.5462 0.4647
1.4318 0.50954 1.6097
1.7857 1.7312 1.8168
>> E=2*ранд(3,3)
0.46379 0.15677 1.6877
0.47863 1.2816 0.3478
0.099509 0.38177 0.34159
>>H=2*ранд(3,3)
1.9886 0.62843 1.1831
0.87958 0.73016 0.23949
0.6801 0.78648 0.076258
>> P=em_power_tri(түйіндер,E,H)
Кеңістіктік координаталар метрмен өлшенеді, электр өрісінің кернеулігі векторы метрге вольтпен, ал магнит өрісінің кернеулігі векторы метрге ампермен өлшенеді деп алсақ, онда бұл мысалда үшбұрыш арқылы өтетін электромагниттік қуат 0,18221 Вт-қа тең. .
Жүктелуде...
