工程电磁场原理(part11).ppt

October 26, 2006 第三章 恒定电流的电场和磁场 * October 26, 2006 作业:3-1,3-2 3.1 恒定电场的基本方程与场的特性 恒定电场中的电荷对观察者来说有相对运动，但这些规则运动在导电介质中的电荷及所形成的电流，其分布都是不随时间变化的 导电介质中的恒定电场—恒定电流场 3.1 恒定电场的基本方程与场的特性 因电流I的存在，表明自由电子在电场力的作用下产生定向运动?导体中存在电场?导体不再是等位体 3.1.0 概述 3.1 恒定电场的基本方程与场的特性 与恒定电流I相伴随的电场，必然是不随时间而变化的?恒定电场 3.1.0 概述 3.1 恒定电场的基本方程与场的特性 场源 3.1.0 概述 （1）电源极板上处于动态平衡的自由电荷—电源外部力维持 （2）沿着导线表面上的驻定电荷--处于不断交替与更换的运动态中，保持其分布特性不变 (1) 导电媒质中的电场 (i) 库仑电场– 由恒定电荷产生的电场 (ii) 局外电场– 定义电源内部作用于电荷的局外 力与电荷量的比值为局外场强 存在空间 3.1.0 概述 (iii) 无源部分 (IV) 有源部分 ——极板上自由电荷激励的库仑场场强 ——局外场强(非电场强) 存在空间 3.1.0 概述 (1) 导电媒质中的电场 (S/m） (V) 图示 = 原电场 + 极板上电荷产生的电场 导体表面驻定电荷场生的电场 存在空间 3.1.0 概述 (2)导电媒质外电介质或空气中的恒定电场： EtEn 本章研究范围：导电媒质无源部分的电场 导电体近似位等位体 ? 3.1.1 基本方程 ? 无源(散)、无旋场 1. 由电荷守恒定律——任一闭合面S内流出的电流，应等 于该面内的电荷的减少率，即 2. 在不含源的导体内 (1)积分形式 3.1.1 基本方程 ? 无源(散)、无旋场 (2) 微分形式 (3) 构成关系 (Constitutive relations) (4) 位函数 3.1.2 电功率 ? 电动势 作元电流管如图所示 设在dt时间内有dq电荷自元电流管左端面移至右端面，则电场力作功dw和外源提供的功率dP分别为 （1）电功率 3.1.2 电功率 ? 电动势 （1）电功率 （1）电功率 （2）电动势(electromotive force emf) 局外场强沿极板的负极到极板正极的线积分 把单位正电荷从电源负极通过电源内部移动到电源正极时，局外场强所作的功 3.1.3 不同媒质分界面上的边界条件 （B. C.） (1) 两种不同导电媒质分界面上的B. C. ： ? ? ? ? 电流场中的折射定律 (1) 两种不同导电媒质分界面上的B. C. ： (2) 良导体与不良导体分界面上的B. C. ： 设良导体为第一种媒质，且 只要 总有 例3-1 一接地系统 现设 则即使 算得的 当电流从两导提流向不良导体时，J 线总是垂直于界面流向不良导体?导体表面近似看成等位面 (3) 导体与理想介质( )分界面上的B. C. （a) ? ? 边界条件 ? ? 但是 （为什么） E2n ? 0 (3) 导体与理想介质( )分界面上的B. C. E2tE2n （b) ? 边界条件 分析时，可忽略切向分量的影响，以静电场分析的方法处理导体— 等位体 (3) 导体与理想介质( )分界面上的B. C. (4) 两种有损电介质分界面上的B. C. ： ? J1n = J2n 即 ?1E1n = ?2E2n (1) ? 例3-2 有损耗的平板电容器，如图示 求：(1) 有损电介质中的 (2) 介质交界面上的自由电荷面密度 分析 （1）平行平面场 （2）电流密度、电场强度、电位移仅有法向分量 （3）不同媒质中的电流密度相同 例3-2 有损耗的平板电容器，如图示 求：(1) 有损电介质中的 (2) 介质交界面上的自由电荷面密度 [解] (1)不同媒质中的电流密度相同 (2) 3.2 恒定电场与静电场的比拟 ? 接地系统 3.2.1 静电比拟 将所讨论的恒定电场与无源区中的静电场相比较，可以看出，二者的类比关系如下表所示 3.2 恒定电场与静电场的比拟 ? 接地系统 3.2.1 静电比拟 表3-1 相似的微分方程与关系式 E. F.( ? = 0处) S. C. F. (电源外) ?2? = 0 ?2? = 0 *