工程电磁场基础及应用第3章.ppt

孔到圆盘外边缘间的电压为 从而得电导为 相应的电阻为 下 页 上 页 返 回 例 求图示同轴电缆的绝缘电阻。 解 设 电导 用静电比拟法求解 由静电场 根据 关系式，得 绝缘电阻 下 页 上 页 同轴电缆横截面 返 回 3.5.2 多电极系统的部分电导 设在线性各向同性导电媒质中有 个电极 根据叠加原理得各电极与0号电极间的电压与各电极的电流之间有如下关系： 下 页 上 页 返 回 第 3 章 恒定电场 * 第 3 章 恒定电场 下 页 返 回 3.1 从电气研究的热潮到焦耳定律的建立 焦耳是英国著名实验物理学家。 * 16岁起与其兄弟一起到著名化学家道尔顿那里学习； * 时值电气研究的热潮，他就投入到研究起磁电机来。 * 从1838年到1842年的几年中，焦耳一共写了九篇论文。 * 他注意到电机和电路中的发热现象，开始进行电流的热效应的研究。 * 他认为这和运转中的摩擦现象一样，都是动力损失的根源。 * 1841年《电的金属导体产生的热和电解时电池组中的热》---- 著名的焦耳定律，又称 I 2R 定律。 * 建立了能量转化的普遍概念，在1843年----13组实验数据----结果：“能使1磅的水温度升温华氏一度的热量等于（可转化为）把838磅重物提升1英尺的机械功。”这是焦耳得到的与现代热功当量值最接近的数值。 山东大学电气工程学院 通有直流电流的导电媒质中同时存在着电流场和恒定电场。恒定电场是动态平衡下的电荷产生的，它与静电场有相似之处。 本章要求: 熟练掌握静电比拟法和电导的计算。 理解各种电流密度的概念，通过欧姆定律和焦耳定律深刻理解场量之间的关系。 掌握导电媒质中的恒定电场基本方程和分界面衔接条件。 下 页 上 页 返 回 电源是一种能将其它形式的能量，如：热能、机械能和化学能等转换成电能的装置，它能把电源内导体分子或原子中的正负电荷分开，电场的分布将不随时间改变。 电源中能将正负电荷分离开来的力称为局外力，把作用于单位正电荷上的局外力设想为一等效场强，称为局外场强，用 表示，方向由电源负极指向正极。 用局外场强来描述电源的特性，电源电动势与局外场强的关系为 3.2 恒定电场的基本方程 3.2.1电源与恒定电场 通过含源导电煤质的电流密度为 ： 电源示意图 下 页 上 页 返 回 在电源以外区域中，则只存在库仑电场。库仑场强不是由静止电荷产生，而是由处于动态平衡下的恒定电荷（即电荷的分布不随时间改变）产生。 恒定电场的两种情况： 1、导电媒质中的恒定电场 （保守场） 2、通有恒定电流的导体周围电介质或空气中的 恒定电场。 下 页 上 页 返 回 定义：单位时间内通过某一横截面的电量。 三种电流： A 传导电流——电荷在导电媒质中的定向运动。 位移电流——随时间变化的电场产生的假想电流。 运动电流——带电粒子在真空中的定向运动。 下 页 上 页 返 回 拓宽复习第一章相关内容为3.2.2应用 1. 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 电流密度 下 页 上 页 返 回 电流面密度矢量 电流的计算 2. 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 返 回 3. 元电流的概念 元电流是元电荷以速度 v 运动形成的电流 工程应用 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 返 回 3.2.2 欧姆定律和焦耳定律的微分形式 J 与 E 共存，且方向一致。 欧姆定律 微分形式。 在线性媒质中 欧姆定律 积分形式。 下 页 上 页 J 与 E 之关系 返 回 证明： 对于均匀截面的导体有 对各向同性导电媒质中任选一段长度为元电流管,管的横截面在此长度上可认为是均匀的 元电流管 的方向就是 的法线方向，故有 下 页 上 页 返 回 焦尔定律的微分形式 自由电荷在导电媒质中移动时，必然会与其它质点发生碰撞。若要在导体内维持恒定电流，必须持续地对电荷提供能量，这些能量最终都转化为热能。 下 页 上 页 返 回 导体每单位体积内有 个自由电子，平均加速度为 ，则 导体中存在电场强度 ，则每一电子所受的力为 在 时间内，电场力对每一