6恒定电场2.ppt

基本概念 第二章 恒定电场 §2.1.1 电流密度和元电流 §2.1.1 电流与电流密度 §2.1.2 欧姆定律的微分形式 §2.1.3 焦耳定律的微分形式 §2.2.1 电源电动势与局外场强： §2.2.1 电源电动势与局外场强 §2.2.2 恒定电场 §2.3.1 电流连续性方程 §2.3.2 电场强度的环路线积分 §2.3.3 恒定电场的基本方程 §2.3.4 分界面上的衔接条件 §2.3.4 分界面上的衔接条件 §2.3.4 分界面上的衔接条件 §2.3.4 分界面上的衔接条件 §2.3.5 恒定电场的边值问题 * 第二章 恒 定 电 场 基本物理量 J 欧姆定律 J 的散度 E 的旋度 基本方程 电位 边界条件 边值问题 一般解法 特殊解（静电比拟） 电导与接地电阻 恒定电场的知识结构框图 ? 通有直流电流的导电媒质中的恒定电场与电流场 ? 通有直流电流的导电媒质周围电介质中的静态电场 基本概念 ? 电介质中的静电场 电流： 电流的成因： 恒定电流： 恒定电场 电荷的定向运动 空间电场对电荷产生作用力而引起电荷的宏观运动 不随时间变化的电流 与恒定电流相对应的电场；特点是导电媒质中恒定电场与恒定电流共存。 恒定与静电场的区别： 1.运动的电荷产生的电场； 2.导体不是等位体； §2-1 导电媒质中的电流 §2-2 电源电动势与局外场强 §2-3 恒定电场基本方程、 分界面上的衔接条件 §2- 4 导电媒质中的恒定电场与静电场的比拟 §2-5 电导和部分电导 基本方程 基础 计算方法 应用 §2-1 导电媒质中的电流 一、电流的种类： 二、电流的定义： 标量 宏观量 传导电流： 运流电流： 位移电流： 由于变化的电场产生的电流。 导电媒质中，电荷作定向运动形成的。 带电粒子在自由空间(真空)中作机械运动形成的。 ? 平均电流： 恒定电流： 体电流 面电流 线电流 三、电流密度与元电流： 电荷分布 电荷 体密度为? 电荷 面密度为? 电荷 线密度为? 形成的 电流密度 电流面密度 (A/m2) 电流线密度 (A/m) 线电流 (A) I = ?v 与电流的 关系 元电流段 (A·m) 体电流 面电流 线电流 ? 同轴电缆的外导体视为电流线密度分布； ? 交变电场的集肤效应，即高频情况下，电流趋于表面 分布，可用电流线密度表示。 ? 媒质的磁化，其表面产生磁化电流可用电流线密度 表示,如图示； 面电流线密度的工程意义： 媒质的磁化电流 Jms E l S U 一、积分形式： 导体两端的电压u正比于流过它的电流i。 二、微分形式： 证明： u=Ri J ?：电导率(S/m) ?r = 1/? : 电阻率(?·m) 说明： u=Ri ? 恒定电流场与恒定电场相互依存。电流J与电场E方向一致。 ? 电路理论中的欧姆定律由它积分而得，即 U=RI 一、积分形式： 二、微分形式： 证明:(粗略) P =I2R=UI p = dP/dV= J · E 功率(体)密度p： (W/m3) §2-2 电源电动势与局外场强 要想在导线中维持恒定电流，必须依靠非静电力将B 极板的正电荷抵抗电场力搬到A 极板。这种提供非静电力将其它形式的能量转为电能的装置称为电源。 恒定电流的形成 1、电源 ＋ ＋ ＋ — — — Ee E J 电源内部： R ＋ － 欧姆定律： 电源外部： 只有库仑场E 2、电源电动势与局外场强 电源电动势:与有无外电路无关，它是表示电源本身的特征量。 局外场强：单位正电荷受到的非静电力。 电源电动势： 一、恒定电场的种类： 导电媒质中的恒定电场 通有恒定电流的导体周围电介质或空气中的恒定电场： ? 电源中 电源以外 “静电场” ? ？ §2-3 恒定电场基本方程、分界面上的衔接条件 一、电流连续性方程的定义： (恒定电场的散度) 电荷守恒定律：由任一闭合面流出的传导电流， 应等于该面内自由电荷的减少率。 积分形式： 二、恒定电场中的传导电流连续性方程： 微分形式： 积分形式： 微分形式： 恒定电场为无源场， 电流线总是连续的 一、积分路线经过电源： (恒定电场的旋度) 积分形式： 二、积分路线不经过电源: 微分形式： 积分形式： 电源内部： 0 e 即： 导电媒质(电源外)的恒定电场 为无旋场、保守场 导电媒质(电源外)的恒定电场： 积分形式： 微分形式： 一、基本方程： 二、导电媒质(电源外)的恒定电场的性质： 无源场，电流线总是连续的(无头无尾的闭合曲线)；