Prof. dr hab. inż. Wojciech Machczyński
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
Kalisz
Pole Elektromagnetyczne
Pytania egzaminacyjne III semestr Elektroenergetyka
I. Linia długa
Podać określenie obwodu elektrycznego o parametrach skupionych i obwodu o parametrach rozłożonych.
Na czym polegają różnice w analizie przebiegów napięć i prądów w obwodach o parametrach skupionych a w obwodach o parametrach rozłożonych?
Jakie linie elektryczne nazywamy liniami jednorodnymi?
Kiedy linię elektryczną uważamy za linię długą?
Jaka jest zależność między częstotliwością sygnału przesyłanego przez linią a długością towarzyszącej mu fali elektromagnetycznej?
Jakie parametry charakteryzują linię długą i w jakich jednostkach je wyrażamy?
Jak można przedstawić schemat zastępczy linii długiej?
Wyprowadzić podstawowe równania linii długiej, tzw. równania telegrafistów.
Wyprowadzić równania telegrafistów w postaci zespolonej.
Wyprowadzić równania falowe linii długiej i podać ich rozwiązanie.
Co to jest prędkość fazowa i jak ją wyznaczamy?
Co nazywamy falą pierwotną a co falą odbitą?
Co to jest stała przenoszenia γ i jaki jest jej związek z parametrami linii?
Która stała decyduje o zmianie amplitudy napięcia lub prądu wzdłuż linii, a która o przesunięciu fazy danej wielkości?
Wyprowadzić równania hiperboliczne linii długiej przy danych U1 oraz I1 na początku linii.
Wyprowadzić równania hiperboliczne linii długiej przy danych U2 oraz I2 na końcu linii.
Co to jest impedancja falowa linii długiej i jakim wzorem ją wyrażamy?
Co to jest impedancja wejściowa linii?
Jakimi wzorami wyraża się impedancję wejściową: a) w stanie jałowym, b) w stanie zwarcia?
Wyprowadzić zależność między impedancjami stanu jałowego i stanu zwarcia linii a jej impedancją falową.
Jak można wyznaczyć współczynnik przenoszenia linii z pomiaru stanu jałowego i stanu zwarcia?
Jakie parametry cechują linię bez strat. Jaka wynika stąd wartość stałej przenoszenia i wartość impedancji falowej?
Co to jest współczynnik odbicia linii?
Kiedy nie występuje w linii fala odbita?
Czy sygnał sinusoidalny przy przesyłaniu przez linię ulega zniekształceniu?
Od jakiego parametru sygnału sinusoidalnego przesyłanego przez linię zależą stałe α i β oraz prędkość fazowa?
Jakie warunki muszą spełniać parametry w linii nie zniekształcającej?
II. Pole elektromagnetyczne
Podać wzór wyrażający prawo Coulomba w zapisie wektorowym i objaśnić go.
Podać definicję natężenia pola elektrostatycznego.
Podać definicję potencjału elektrycznego i napięcia w polu elektrycznym.
Jaki jest związek między napięciem i potencjałem w polu elektrycznym.
Jaka jest zależność między potencjałem i wektorem natężenia pola elektrycznego?
Podać definicje gęstości : a) objętościowej, b) powierzchniowej, c) liniowej ładunku elektrycznego.
Wyprowadzić wzór na natężenie pola elektrycznego ładunku punktowego w próżni.
Wyprowadzić wzór na potencjał pola elektrycznego ładunku punktowego w próżni.
Jak stosuje się zasadę superpozycji w polu elektrycznym przy wyznaczaniu natężenia pola elektrycznego i potencjału?
Podać i objaśnić wzory na obliczanie natężenia pola elektrycznego w przypadku: a) objętościowego, b) powierzchniowego, c) liniowego rozmieszczenia ładunku.
Podać i objaśnić wzory na obliczanie potencjału pola elektrycznego w przypadku: a) objętościowego, b) powierzchniowego, c) liniowego rozmieszczenia ładunku.
Na czym polega zjawisko polaryzacji elektrycznej?
Co to jest przenikalność elektryczna bezwzględna, a co przenikalność elektryczna względna? Jaki jest wymiar przenikalności elektrycznej?
Podaj definicję wektora indukcji elektrycznej.
Co to jest strumień elektryczny?
Podaj sformułowanie twierdzenia Gaussa.
Czy pole elektryczne jest polem źródłowym? Uzasadnij odpowiedź.
Czy pole elektryczne jest polem wirowym? Uzasadnij odpowiedź.
Co to są linie natężenia pola elektrycznego?
Jak przechodzą linie natężenia pola elektrycznego z jednego środowiska dielektrycznego do drugiego?
Jakie warunki brzegowe spełnione są na powierzchni rozgraniczającej dwa środowiska: a) dielektryczne, b) dielektryk i przewodnik?
Podaj określenia pojemności kondensatora i jej jednostki.
Wyprowadź wzór na pojemność kondensatora płaskiego.
Wyprowadź wzór na pojemność kondensatora walcowego.
Wyprowadź wzór na pojemność kondensatora kulistego.
Ile wynosi pojemność zastępcza połączenia kondensatorów: a) szeregowego, b) równoległego?
Jakim wzorem wyraża się gęstość objętościowa energii pola elektrycznego w środowisku dielektrycznym i w jakich jednostkach się ją mierzy?
Wyprowadź wzór na energię pola elektrycznego kondensatora.
Co to jest pole elektroprzepływowe?
Podaj definicję gęstości prądu i jej jednostkę.
Podaj związek między natężeniem prądu i wektorem gęstości prądu.
Podaj prawo Ohma i prawo Joule'a w polu stacjonarnym.
Podaj i objaśnij prawa Kirchhoffa w polu stacjonarnym.
Co to jest rezystancja skrośna kabli i kondensatorów i jak się ją wyznacza?
Wyprowadzić wzór na rezystancję skrośną kabla jednożyłowego.
Wyprowadzić wzór na rezystancję uziomu o kształcie półkuli. Podać rozkład potencjału na powierzchni ziemi przy tym uziomie.
Co to jest napięcie krokowe i jak się je wyznacza?
Co to są linie sił pola magnetycznego i jak je można wyznaczyć doświadczalnie?
Podać definicję indukcji magnetycznej oraz jej jednostkę.
Co to jest strumień magnetyczny. Podaj jego jednostkę.
Jak wyznacza się kierunek siły działającej w polu magnetycznym na przewód z prądem?
Jaka jest zależność między natężeniem pola magnetycznego a indukcją magnetyczną? Podaj jednostkę wektora natężenia pola magnetycznego.
Sformułować i objaśnić prawo przepływu.
Podać i objaśnić wzór Biota i Savarta oraz wzór Laplace'a na obliczanie natężenia pola magnetycznego.
Wyprowadzić wzór na rozkład natężenia pola magnetycznego wewnątrz przewodu prostoliniowego o przekroju kołowym przez który przepływa prąd o natężeniu I.
Wyprowadzić wzór na rozkład natężenia pola magnetycznego na zewnątrz przewodu prostoliniowego o przekroju kołowym przez który przepływa prąd o natężeniu I.
Wyprowadź wzór na natężenie pola magnetycznego w środku zwoju kołowego o promieniu r przy prądzie I.
Podać i objaśnić wzór na siłę oddziaływania dwóch przewodów prostoliniowych, równoległych o prądach I1 , I2.
Podać pełną definicję ampera.
Co to jest przenikalność magnetyczna bezwzględna i względna μr ?
Co to jest wektor polaryzacji magnetycznej?
Na czym polega ferromagnetyzm i jakie są warunki występowania własności ferromagnetycznych?
Na czy polega zjawisko pętli histerezy?
Co to jest indukcja szczątkowa i kiedy jej wartość jest dla danego materiału ferromagnetycznego jednoznaczna?
Co to jest natężenie koercji?
Podać określenia przenikalności magnetycznej: a) statycznej, b) dynamicznej, c) przyrostowej.
Na czym polega bezźródłowość pola magnetycznego? Podaj zapis matematyczny warunku bezźródłowości pola magnetycznego.
Jakie warunki spełnione są na powierzchni rozgraniczającej dwa środowiska o różnych przenikalnościach magnetycznych?
Co to jest gęstość objętościowa energii pola magnetycznego? Podaj jej jednostkę.
Wyprowadzić wzór na energię pola magnetycznego cewki o indukcyjności L, gdy płynie w niej prąd I.
Co to jest obwód magnetyczny? Na jakich podstawowych prawach opierają się równania obwodów magnetycznych?
Co to jest reluktancja i w jakich jednostkach się ją mierzy?
Co nazywamy permeancją? Jaki jest jej wymiar?
Co nazywamy strumieniem głównym a co strumieniem rozproszenia?
Przeprowadzić analogię między prawem Ohma dla obwodu elektrycznego, a odpowiednim równaniem obwodu magnetycznego.
Podać odpowiedniki praw Kirchhoffa dla obwodu magnetycznego. Na czym polega obliczanie obwodu magnetycznego?
Opisać sposób obliczania obwodu magnetycznego ze szczeliną metodą charakterystyki wypadkowej przy danym przepływie Θ.
Opisać obliczanie obwodu magnetycznego ze szczeliną metodą przecięcia charakterystyk.
Na czym polega metoda rachunkowa (metoda prób) obliczania obwodu magnetycznego nierozgałęzionego?
Opisać sposób obliczania obwodu magnetycznego złożonego z kilku równoległych gałęzi łączących się w dwóch węzłach.
Napisać i wyjaśnić równania obwodu z magnesem trwałym.
Podać i objaśnić wzór Lorentza na siłę działającą na elektron poruszający się w polu magnetycznym.
Podać wzór na natężenie pola elektrycznego w przewodniku poruszającym się w polu magnetycznym.
Na czym polega zjawisko indukcji elektromagnetycznej?
Podać i objaśnić wzór na napięcie indukowane w obwodzie zamkniętym.
Podać sformułowanie reguły Lenza i objaśnić na przykładach jej stosowanie.
Oblicz sem indukowaną w prostokątnej ramce poruszającej się z prędkością v w polu magnetycznym prostoliniowego przewodu z prądem I.
Podać regułę prawej dłoni.
Napisać twierdzenie Gaussa-Ostrogradskiego
Napisać twierdzenie Stokesa.
Zapisać podstawowe prawa pola elektrycznego w postaci różniczkowej.
Zapisać podstawowe prawa pola magnetycznego w postaci różniczkowej.
Zapisać prawo indukcji elektromagnetycznej w postaci różniczkowej.
Podać postać równań Laplace'a i Poissona dla potencjału skalarnego.
Napisać równania Maxwella i podać ich wyprowadzenie na podstawie znanych praw przepływu i indukcji elektromagnetycznej.
Co to jest wektor Poyntinga? Jaki jest jego wymiar?
Wyjaśnić korzystając z wektora Poyntinga przenoszenie mocy przez kabel współosiowy.