静电能量与力.ppt

常电位系统试求图示平行板电容器两极板间的电场力。平行板电容器取d为广义坐标（相对位置坐标）负号表示电场力的方向企图使广义坐标d减小，即电容增大。例解一第32页,共50页，星期六，2024年，5月常电荷系统当满足所设条件，两种计算结果相同解二第33页,共50页，星期六，2024年，5月图示一球形薄膜带电表面，半径为a，其上带电荷为q，试求薄膜单位面积所受的电场力。取体积为广义坐标f的方向是广义坐标V增加的方向，表现为膨胀力。N/m2球形薄膜例解第34页,共50页，星期六，2024年，5月根据库仑定律，点电荷q处的电场应用虚位移法图示为半径为R、接电压U0的导体球位于点电荷q的电场中，试求导体球所受的电场力。应用镜像法例解Q第35页,共50页，星期六，2024年，5月沿广义坐标增大的方向设为常电荷系统设为常电位系统虚位移法的结果不正确，因为系统不属于常电位系统，也不是常电荷系统。第36页,共50页，星期六，2024年，5月3）根据法拉第观点计算静电力（Farade’sreview）法拉第认为，在场中沿通量线作一通量管，沿其轴向受到电场的纵张力，垂直于轴线方向受到侧压力，纵张力和侧压力大小相等，为：电位移管受力情况物体受力情况第37页,共50页，星期六，2024年，5月如平板电容器极板受力大小：极板单位面积受力大小：应用法拉第对电场清晰和形象化的描述可以定性的分析判断带电系统受力情况法拉第观点的作用第38页,共50页，星期六，2024年，5月应用法拉第观点可以对一些电场力问题进行定量的计算。第39页,共50页，星期六，2024年，5月计算平板电容器中介质分界面上的压强。图(a)若，则力由指向。(a)(b)例解第40页,共50页，星期六，2024年，5月图(b)分界面受力总是从?大的介质指向?小的介质。若，则力由指向。(b)结论当有电场垂直或平行于两种介质分界面时，作用在分界面处的力总是和界面垂直。第41页,共50页，星期六，2024年，5月??带电长直导线位于大地上方，试分析导线正下方介质的受力情况。例分析应用法拉第观点受到膨胀力同时受到向上的力第42页,共50页，星期六，2024年，5月静电参数(电容及部分电容)静电能量与力有限差分法镜像法,电轴法分离变量法直接积分法数值法解析法边值问题边界条件电位?基本方程D的散度基本物理量E、D基本实验定律（库仑定律）静电场知识结构E的旋度第43页,共50页，星期六，2024年，5月静态场的应用静电分离SteadyFieldApplications静电喷涂第44页,共50页，星期六，2024年，5月变压器（6kV:250kV）调压器（0~6kV）水电阻可产生1800kV冲击电压放电铜球放电线路六氟化硫SF6气体绝缘设备第45页,共50页，星期六，2024年，5月电力电缆第46页,共50页，星期六，2024年，5月220kVXLPE交链聚乙烯高压电力电缆第47页,共50页，星期六，2024年，5月6kV三相矿用橡套电缆（中间地线、右侧测量线）第48页,共50页，星期六，2024年，5月电力电缆第49页,共50页，星期六，2024年，5月感谢大家观看第50页,共50页，星期六，2024年，5月第一章静电场关于静电能量与力用场源（电荷和电位）表示静电能量讨论前提线性系统；电场建立无限缓慢，忽略能量的辐射；没有动能，只考虑位能。明确几点：带电系统的静电能量是由外界提供的能量转化而获得的；带电系统的静电能量等于将各电荷元从无限远移来过程中外力作的功，即外力所做的功等于带电系统能量的增加；带电系统的形成过程实际上就是建立电场的过程，带电系统的静电能量分布在电场所在的整个空间中。第2页,共50页，星期六，2024年，5月电荷之间具有相互作用能（电位能），当电荷间相对位置发生变化或系统电荷量发生变化时，静电能转化为其它形式的能量。假设q1、q2从相距无穷远移至相距为r。先把q1从无限远移至A点，因q2与A点相距仍然为无限，外力做功等于零。一、电荷系统的静电能量（1）两个点电荷系统第3页,共50页，星期六，2024年，5月