Особливості розподілу тривимірного квазістаціонарного електромагнітного поля в системі з плоскою границею розподілу середовищ

1
Інститут електродинаміки Національної академії наук України
2
Інститут електродинаміки Національної академії наук України
3
Інститут електродинаміки Національної академії наук України

Встановлено, що розподіл густини індукованого струму в електропровідному півпросторі не має компоненти, що перпендикулярна плоскій границі поділу середовищ незалежно від властивостей середовища, конфігурації контуру вихідного струму в діелектричному півпросторі й залежності струму від часу. Показано, що поверхнева густина електричного заряду визначається тільки нормальною компонентою напруженості індукованого електричного поля вихідного струму контура. У випадку сильного скін-ефекту в електропровідному півпросторі висновок зроблено на основі точного рішення задачі про електромагнітне поле. Поширення ствердження на загальний випадок середовища з довільними електрофізичними властивостями засновано на відомому нульовому рішенні крайової задачі для вертикальної компоненти напруженості електричного поля в електропровідному середовищі, яка сформульована як задача для однорідного рівняння параболічного типу з нульовими крайовими умовами. Результати проілюстровано на прикладі розрахунку поверхневої густини електричного заряду у разі плоского контуру, коли підвід струму здійснюється по двом паралельним провідникам, що перпендикулярні центральній частини контуру.

  1. Yu. Vasetsky, Asymptotic methods for solving electrodynamics problems in systems with bulky curvilinear conductors, Kyiv, Ukraine: Naukova dumka, 2010. (Russian)
  2. J. Acero, R. Alonso, J. Burdio, L. Barragan, and  D. Puyal, “Analytical Equivalent Impedance for a Planar Induction Heating System”, IEEE Transaction on Magnetics, vol. 42, no. 1, pp. 84–86, 2006.
  3. G. Tsitsikyan, “Electromagnetic field of a linear conductor with a current parallel to a boundary interface “air medium – conducting half-space”” Elektrichestvo, no. 12, pp. 55–61, 1997. (Russian)
  4. V. Rudnev, D. Loveless, R. Cook, and M. Black, Handbook of induction heating, Marcel Dekker Inc., 2003.
  5. I. Kondratenko and A. Rashchepkin, “Induction heating of moving stripe by current-carrying contours”, Tekhnichna Elektrodynamika, no. 3,  pp. 3–9, Kyiv, Ukraine: Institute of Electrodynamics of Ukraine, 1999. (Russian)
  6. Yu. Batygin , N. Lavinskyi,  and L. Khimenko , Pulsed magnetic fields for progressive technologies. Kharkiv, Ukraine: Most-Tornado, 2003. (Russian)
  7. Yu. Vasetsky, Electromagnetic field of impulse current that flows above conducting half-space, Kyiv, Ukraine: Institute of Electrodynamics, 1992. (Russian)
  8. Yu. Vasetsky, L. Gorodzha, and I. Mazurenko, “Approximate model for the calculation of alternative magnetic field of arbitrary contour taking into account eddy current in conducting half-space”, Tekhnichna Elektrodynamika, no. 1, pp. 88–93, Kyiv, Ukraine: Institute of Electrodynamics of Ukraine, 1999. (Russian)
  9. K. Polivanov, Theoretical bases of electrical engineering. No. 3. The theory of electromagnetic field. Moscow, Russia: Energiya, 1969. (Russian)
  10. K. Shimoni, Theoretical electrical engineering – Moscow, Russia: Mir, 1964. (Russian)
  11. I. E. Tamm, Bases of the theory of electricity, Moscow, Russia: GITTL, 1956. (Russian)
  12. A. Fedorchenko The theoretical physics. Classical electrodynamics, Kyiv, Ukraine: Vyshcha shkola, 1988. (Russian)
  13. O. Tozoni and I. Maergoyz, Calculation of threedimensional electromagnetic fields, Kyiv, Ukraine: Tekhnika, 1974. (Russian).
  14. L. Landau and E. Lifshits, Electrodynamics of continua. Moscow, Russia: Nauka, 1982. (Russian)
  15. H. Knoepfel, Pulsed High Magnetic Fields, Amsterdam-London: North-Holland Publishing Company, 1970.
  16. Yu. Vasetskiy “The electromagnetic field of a spatial loop with a current above a planar surface of a conducting body with a strong skin-effect”, Elektrichestvo, no 3, pp. 55–61. (Russian)
  17. Y. M.Vasetsky and D.I.Vlasov, “On magnetic field determination of a current-carrying contour above the planar surface of a perfect electrical conductor”, Tekhnichna Elektrodynamika, no. 2, pp. 9–10, Kyiv, Ukraine: Institute of Electrodynamics of Ukraine, 2012. (Russian)
  18. A. Tihonov and A. Samarskiy, Equations of mathematical physics. Moscow, Russia: Nauka, 1966. (Russian)