Podręcznik ten stanowi zbiór zadań z podstaw teorii pola elektromagnetycznego, stworzony jako uzupełnienie podręczników lub wykładów z podstaw teorii pola elektromagnetycznego. Wszystkie ćwiczenia zawierają pełne rozwiązania ze szczegółowymi wyjaśnieniami prezentującymi interpretację fizyczną efektów polowych oraz metodykę formułowania opisu matematycznego.
Spis treści
Przedmowa
Konwencje typograficzne
Ważniejsze oznaczenia
Część I. Pole elektrostatyczne
Podstawowe prawa i twierdzenia
1. Wyznaczanie jednowymiarowych pól na podstawie prawa Gaussa
1.1. Pole naładowanej powłoki
1.2. Pole naładowanej nieprzewodzącej kuli
1.3. Pole naładowanej powłoki cylindrycznej
1.4. Pole naładowanej płaskiej płyty
1.5. Pole naładowanych współśrodkowych sfer
1.6. Wytrzymałość elektryczna dielektryka pomiędzy współśrodkowymi sferami
1.7. Pole naładowanych współśrodkowych powłok cylindrycznych
1.8. Wytrzymałość elektryczna dielektryka w przewodzie koncentrycznym
2. Obliczanie pojemności układów z dielektrykiem
2.1. Kondensator kulisty
2.2. Kondensator cylindryczny
2.3. Kondensator cylindryczny z dielektrykiem wielowarstwowym
2.4. Kondensator płaski
2.5. Kondensator płaski z dielektrykiem dwuwarstwowym
3. Energia i siły w polu elektrostatycznym
3.1. Kondensator płaski z niejednorodnym dielektrykiem
3.2. Kondensator płaski z ruchomym dielektrykiem
3.3. Kondensator płaski z ruchomą elektrodą
3.4. Siła elektrostatyczna w kondensatorze płaskim z ruchomą elektrodą
4. Wyznaczanie rozkładów pól dwuwymiarowych metodą superpozycji
4.1. Rozkład pola i pojemność przewodów równoległych
4.2. Wyznaczenie pola przewodów równoległych w wybranym punkcie
5. Przykłady wyznaczania pól trójwymiarowych
5.1. Pole w otoczeniu dwóch naładowanych powierzchni sferycznych
5.2. Rozkład ładunków na powierzchni dwóch połączonych kul
6. Obliczenia rozkładu pól z udziałem ładunków indukowanych metodą obrazów
6.1. Naładowany przewód w pobliżu płaskiego przewodnika
6.2. Naładowana kula nad ziemią
7. Analityczne rozwiązania równania Laplace’a dla pól jednowymiarowych
7.1. Pole w kondensatorze płaskim
7.2. Pole w kondensatorze cylindrycznym
7.3. Pole w kondensatorze kulistym
8. Numeryczne rozwiązania równania Laplace’a dla pól dwuwymiarowych
8.1. Wyznaczenie rozkładu potencjału pola wewnątrz profilu ze szczeliną
8.2. Rozwiązanie zadania 8.1 metodą kolejnych przybliżeń
8.3. Wyznaczenie rozkładu potencjału pola pomiędzy profilami zamkniętymi
8.4. Wyznaczenie natężenia pola na podstawie rozkładu potencjału
9. Pojemności cząstkowe w obliczeniach obwodowych
9.1. Pojemności cząstkowe w przewodzie dwużyłowym z ekranem
9.2. Eliminowanie zakłóceń w przewodzie z ekranem
9.3. Czujnik pojemnościowy poziomu cieczy
Część II. Pole prądu stacjonarnego
Podstawowe prawa i twierdzenia
10. Pole prądu stacjonarnego w przewodnikach
10.1. Pole prądu stacjonarnego w izolatorze przepustowym
10.2. Pole prądu stacjonarnego w otoczeniu uziomu półkulistego
10.3. Pole elektryczne w dwuwarstwowej izolacji przewodu koncentrycznego
10.4. Rezystancje cząstkowe w izolacji przewodu dwużyłowego
10.5. Straty cieplne w przewodniku
Część III. Pole magnetostatyczne
Podstawowe prawa i twierdzenia
11. Wyznaczanie pól jednowymiarowych na podstawie prawa przepływu Ampere’a
11.1. Pole odosobnionego prostoliniowego przewodu z prądem
11.2. Pole w przewodzie koncentrycznym
11.3. Pole toroidalnej cewki o przekroju kołowym
11.4. Strumień pola toroidalnej cewki o przekroju prostokątnym
11.5. Pole magnetyczne wewnątrz długiej wysmukłej cewki
12. Wyznaczanie pól dwuwymiarowych z wykorzystaniem zasady superpozycji i warunków brzegowych
12.1. Wyznaczanie pola dwóch przewodów równoległych
12.2. Rozkład pola w osiach pomiędzy przewodami prostopadłymi
12.3. Ilustracja prawa załamania
12.4. Ilustracja metody odbić zwierciadlanych
13. Obliczanie elementarnych pól trójwymiarowych na podstawie prawa Biota–Savarta
13.1. Pole wytwarzane przez prąd płynący w odcinku przewodu
13.2. Pole wytwarzane przez prąd w obwodzie o kształcie kwadratu
13.3. Pole wytwarzane przez prąd w zwoju kołowym
14. Oddziaływania dynamiczne w polu magnetycznym
14.1. Siła elektromagnetyczna pomiędzy przewodami z prądem
14.2. Siła działająca na obwód z prądem umieszczony w polu magnetycznym
14.3. Elektromagnetyczny moment obrotowy działający na obwód z prądem
15. Związki pomiędzy polem wektorowego potencjału magnetycznego a polem indukcji magnetycznej
15.1. Porównanie obliczeń strumienia pola indukcji w otoczeniu prostoliniowego przewodu
15.2. Potencjał wektorowy i indukcja magnetyczna pola w otoczeniu odcinka przewodu
15.3. Wyznaczenie rozkładu pola magnetycznego w otoczeniu przewodu płaskiego
16. Indukcyjności własne i wzajemne obwodów elektrycznych
16.1. Indukcyjność własna wysmukłej cewki
16.2. Indukcyjności własne i wzajemne współosiowych cewek toroidalnych
16.3. Indukcyjność własna przewodu koncentrycznego
16.4. Indukcyjność zastępcza linii dwuprzewodowej
16.5. Indukcyjność wzajemna pomiędzy liniami dwuprzewodowymi
17. Obwody magnetyczne z rdzeniem ferromagnetycznym
17.1. Toroid z rdzeniem i szczeliną powietrzną
17.2. Analog elektryczny obwodu magnetycznego
17.3. Uproszczenia w rozwiązywaniu obwodów magnetycznych ze szczeliną
17.4. Obwód nierozgałęziony z magnesem trwałym
17.5. Indukcyjności uzwojeń w rozgałęzionym obwodzie magnetycznym
17.6. Energia, koenergia i siła elektromagnetyczna w elektromagnesie
17.7 Energia i koenergia pola w obwodzie z magnesem trwałym
Część IV. Indukcja elektromagnetyczna i pole harmoniczne
Podstawowe prawa i twierdzenia
18. Indukcja elektromagnetyczna
18.1. Zwój prostokątny wirujący w stałym polu magnetycznym
18.2. Przewodzący pierścień w harmonicznym polu magnetycznym
18.3. Indukowane napięcie zakłócające
18.4. Transformacja napięć i prądów
19. Pole harmoniczne
19.1. Pole elektryczne indukowane przez zmienne pole magnetyczne cewki cylindrycznej
Zad. 19.2. Rozkład gęstości prądu w przewodzie masywnym z efektem wypierania
Zad. 19.3. Wyznaczenie parametrów obwodowych przewodu masywnego
Zad. 19.4. Moc przenoszona w przewodzie przez pole elektromagnetyczne quasi-stacjonarne
Zad. 19.5. Propagacja fali elektromagnetycznej w przewodzie koncentrycznym
20. Dodatek
Bibliografia
