[理学]第三章恒定电场.ppt

3.2.3 欧姆定律的微分形式 2. 直立管形接地器 解： 考虑地面的影响，可用镜像法求解。 实际电导： 即： 由静电比拟法得 直立管形接地器 静电场的求解公式 得孤立导体的电容 实际电导： 接地器接地电阻： 　3. 浅埋半球形接地器 解：考虑地面的影响用镜像法处理。 由静电比拟方法可得： 　　半球形接地体 半球型接地极附近地面的电位分布 三. 跨步电压 跨步电压：当电流从接地体流入地中时，特别在发生事故的情况下，经接地体流入地中的电流很大，此电流将沿地面流动而造成地面各点具有较高的电位，此时人若走在电极附近区域，则其两脚将承受一地面电压UBC，由于此电压为人跨步时两脚所承受之电压，故称为跨步电压。 注：当跨步电压超过某一安全电压值时，将出现人身伤亡事故！ 危险！ 当单足站立时会怎么样？ * 第三章 恒定电场 恒定电场、电动势 欧姆定律、焦尔－楞次定律 媒质分界面上的边界条件 导电媒质中的恒定电场与静电场的比拟 接地电阻、跨步电压的计算 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 3.1.1恒定电场 3.1 导电媒质中的恒定电场、局外电场 1) 与静电场的不同 恒定电场也是由电荷引起的。与静电场有所不同，这些电荷对观察者来说是有相对运动的。它们虽在空间有宏观的运动，但在导电媒质中的分布情况却是不随时间而改变的。也就是场域中各处电流密度的分布是不随时间而改变的。 2) 横定电场产生的原理 电解溶液中存在着一种局外电场，将正电荷从负极板推向正极板。 两极板间还存在库仑电场，是有两极板上的电荷激发的。 当局外电场大于库仑电场，局外电场将从负极板推移正电荷至正极板。 若局外电场等于库仑电场，则保持平衡。 图3-1a 蓄电池内的电场 图3-1 蓄电池内的电场 导电媒质中的恒定电场 1.局外电场强度 2.库仑电场 3.恒定电流场：是恒定电场作用在导电媒质中所引起的电荷流动的物理过程。 4.电源的电动势 (3-1) （3-2） 1.体电流密度 3.2.2 恒定电场的基本物理量——电流密度 电流密度是一个矢量，在各向同性线性导电媒质中，它与电场强度方向一致。 电流 3.2.1电流强度－概念回顾 I 是通量,并不反映电流在每一点的流动情况。 单位时间内通过某一横截面的电量，简称为电流。 电荷在某一体积内流动所形成的电流。 3.2 导电媒质中的电流 ? 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 趋於表面分布，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； 工程意义： 2. 面电流密度 电荷在一个几何曲面上流动所形成的电流。 电流 J与E之关系 电流管压降 取一电流管 电阻定义 恒定电流场与恒定电场相互依存。电流密度与电场E方向一致。 电路理论中的欧姆定律由它积分而得，即 U=RI 导电媒质中有电流时，必伴随功率损耗。可以证明其功率的体密度为 （W/m ） 3 ——焦耳定律的微分形式 电路中的焦耳定律，可由它的积分而得，即 （W） —— 焦耳定律的积分形式 3.3 电源电势 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装置称为电源。 恒定电流的形成 3.2.4 焦尔定律的微分形式 圆柱形电容器内导体的半径为R1，外导体的半径为R2，其间电介质并非理想的绝缘介质，其电容率为ε，电导率为γ，若于内导体至外导体间施以恒定电压U0。