工程电磁场导论第二章要点.ppt

微分方程相同； 场域几何形状及边界条件相同； 媒质分界面折射情况相似，满足 下 页 上 页 静电比拟的条件 试求同轴电缆的电场。 例 ? ED 解 静电场 ??I 恒定电场 下 页 上 页 结论 ? EJ 恒定电场 1）把求解恒定电场的解析解问题转化为求解静电场的 解析解问题； 2）把求解恒定电场的数值解问题转化为求解静电场的 数值解问题； 3）把静电场的镜像法直接用于恒定电场。 应用静电比拟可以 镜像法的比拟 静 电 场 恒 定 电 场 下 页 上 页 例 在实验室用恒定电场模拟静电场 固体模拟 （如导电纸模拟） 实验方法： 液体模拟 （如电解槽模拟） 恒定电流场的电极表面近似为等位面 ( 条件 ) 下 页 上 页 由于实验研究静电场十分困难，而许多工程实际问题可以近似看作静电场问题，用恒定电流场模拟静电场的方法进行实验研究是一种可行的方法。 也可以用恒定电流场来研究非电的相似问题。 1. 电导的计算 (Conductance) 定义电导 2.5 电导与接地电阻 Conductance and Ground Resistor 计算方法 设 下 页 上 页 电导的计算是场的计算 设 解 静电比拟的方法 第 二 章 恒定电场 第二章 恒定电场 下 页 4. 电导和接地电阻 3. 恒定电场的基本计算方法 重点： 2. 恒定电场的基本方程、边界条件 Steady Electric Field 1. 电流密度的概念 自由电荷在电场作用下做宏观定向运动形成电流，通有电流的导电媒质中的场称为电流场，当空间各点的电流密度不随时间而变时就是恒定电流场，简称恒定电场。 Introduction 2.0 引言 下 页 上 页 1.恒定电场 2.导电媒质中的恒定电场 导电媒质 超导体或理想导体 理想介质 下 页 上 页 有推动自由电荷运动的电场存在，说明E不仅存在于介质中而且存在于导体中； 恒定电场与静电场不同之处 电流恒定说明流走的自由电子被新的自由电子补充，空间电荷密度处于动态平衡，因而场分布不同于静电场； + - U 静电场 + - U Et En 恒定电场 下 页 上 页 导体不是等位体； + + + - - - + + + - - - + + + - - - 导体媒质内外伴随有磁场和温度场。 导线端面电荷引起的电场 导线侧面电荷引起的电场 所有电荷引起的电场叠加 3.导电媒质周围介质中的恒定电场 介质中的恒定电场是导电媒质中动态平衡电荷所产生的恒定场，与静电场的分布相同。 下 页 上 页 进一步理解直流电路中的有关规律； 4.研究恒定电场的意义 本章主要讨论导电媒质中的恒定电场。 注意 解决绝缘电阻、接地电阻的计算等实际问题； 为实验方法研究场的问题提供理论依据。 1. 电流 (Current) 定义：单位时间内通过某一横截面的电量。 2.1 导电媒质中的电流 Current in Conductive Media A 运流电流——带电粒子在真空或稀薄气体中定向 运动形 成的电流，其运动受牛顿定律制约。 下 页 上 页 传导电流——电子或离子在导电媒质中受电场作用而定 向运动形成的电流。 电流面密度 J 电流 体电荷 以速度 v 作匀速运动形成的电流。 电流密度 2. 电流密度（Current Density) 下 页 上 页 电流面密度矢量 电流的计算 电流线密度 K 电流 en 是垂直于dl，且通过 dl 与曲面相切的单位矢量 面电荷 在曲面上以速度 v 运动形成的电流 电流线密度及其通量 下 页 上 页 电流线密度 元电流的概念 面电流的实例 媒质磁化后的表面磁化电流； 同轴电缆的外导体视为电流线密度分布； 高频时，因集肤效应，电流趋于导体表面分布。 下 页 上 页 媒质的磁化电流 线电荷 在曲线上以速度 v 运动形成的电流 3. 欧姆定律的微分形式 J 与 E 成正比，且方向一致。 下 页 上 页 J 与 E 之关系 欧姆定律 导体内流过的电流与导体两端的电压成正比。 设小块导体，在线性情况下 Ohm’s Law 微分形式 说明 上式也适用于非线性情况 4. 焦尔定律的微分形式 导体有电流时，必伴随功率损耗，其功率为 下 页 上 页 J 与 E 之关系 设小块导体 功率密度 Joule’s Law微分形式 提供非静电力将其它形式的能转为电能的装置称为电源。 1. 电源 (Source) 2.2 电源电势与局外场强 Sou