Основные интегральные величины, вызывающие интерес при анализе электрического поля переменных токов в проводящей среде: электрический ток (активный, реактивный и кажущийся) через заданную поверхность, среднее значение активной, реактивной и кажущейся мощности потерь в заданном объеме, энергия электрического поля, механические силы и моменты, действующие на тела со стороны электрического поля.
В формулах используются следующие обозначения:
Напомним, что в задачах электрического поля переменных токов используются комплексные величины, изображающие синусоидально меняющиеся со временем реальные физические параметры. Поэтому, интегральные величины могут иметь разную природу, а именно:
Название,
|
Формула и описание |
Ток через поверхность
qfInt_Jactive |
IA = s∫ (jA·n)ds
Комплексная величина. Активный ток через поверхность, заданную контуром. |
Реактивный ток через поверхность
qfInt_Jreactive |
IRE = s∫ (jRE·n)ds
Комплексная величина. Реактивный ток через поверхность, заданную контуром. |
Кажущийся ток через поверхность
qfInt_Japparent |
IAPP = s∫ (jAPP·n)ds
Комплексная величина. Кажущийся ток через поверхность, заданную контуром. |
Активная мощность
qfInt_PowerActive |
PA = v∫ (E·jA)dv
Колеблющаяся величина. Мощность джоулевых потерь, выделяющихся в заданном объеме. |
Реактивная мощность
qfInt_PowerReactive |
PRE = v∫ (E·jRE)dv
Колеблющаяся величина. Реактивная мощность, выделяющаяся в заданном объеме. |
Кажущаяся мощность
qfInt_PowerApparent |
PAPP = v∫ (E·jAPP)dv
Колеблющаяся величина. Кажущаяся мощность, выделяющаяся в заданном объеме. |
Механическая сила
qfInt_MaxwellForce |
F = 1/2·s∮(E·(n·D) + D·(n·E) - n·(E·D))ds
Колеблющийся вектор. Сила, действующая со стороны электрического поля на тела, находящиеся внутри заданного объема. Вычисляется путем интегрирования тензора Максвелла по поверхности, ограничивающей объем. |
Вращающий момент
qfInt_MaxwellTorque |
T = 1/2·s∮((r×E)·(n·D) + (r×D)·(n·E) - (r×n)·(E·D))ds
Колеблющаяся величина. Суммарный момент электрических сил, действующих на тела, заключенные в заданном объеме. См. замечание о механическом моменте в разделе Электростатика. |
Энергия электрического поля
qfInt_ElectrostaticEnergy |
W = 1/2·v∫ (E·D)dv
Колеблющаяся величина. Энергия электрического поля в заданном объеме. |
Поверхностная энергия
qfInt_GradKGrad_n_ds |
WS = 1/2·s∫ (E·D)ds
Колеблющаяся величина. |
Разность потенциалов
qfInt_Grad_t_dl |
ΔU = L∫ (E·t)dl
Комплексная величина. Разность потенциалов между концами контура может быть вычислена как циркуляция вектора напряженности поля вдоль контура. |
Средний потенциал поверхности
qfInt_Potential_ds |
US = 1/S·s∫ U·ds
Комплексная величина. |
Средний потенциал по объему
qfInt_Potential_dv |
UV = 1/V·v∫ U·dv
Комплексная величина. |
Средняя напряженность по объему
qfInt_Grad_dv |
Ea = 1/V·v∫ E·dv
Комплексный вектор. Средний вектор напряженности поля в заданном объеме. |
Среднее смещение по объему
qfInt_KGrad_dv |
Da = 1/V·v∫ D·dv
Комплексный вектор. Средний вектор электрического смещения в заданном объеме. |
Средний квадрат напряженности
qfInt_Grad2_dv |
Ea2 = 1/V·v∫ E2·dv
Колеблющаяся величина. |
Средний квадрат смещения
qfInt_KGrad2_dv |
Da2 = 1/V·v∫ D2·dv
Колеблющаяся величина. |
Электрический заряд
qfInt_KGrad_n_ds |
Qs = s∮ (D·n)ds
Комплексная величина. Электрический заряд внутри объема, ограниченного контуром, может быть вычислен как поток вектора электрического смещения через его замкнутую поверхность. |
Интеграл от смещения вдоль линии
qfInt_KGrad_t_dl |
x = L∫ (D·t)dl
Комплексная величина. Циркуляция вектора электрического смещения вдоль контура. |