恒定电场课件.pptVIP

**恒定電場SteadyElectricField序導電媒質中的電流基本方程?分界面銜接條件?邊值問題導電媒質中恒定電場與靜電場的比擬電導和接地電阻下頁電源電動勢與局外場強返回通有直流電流的導電媒質中同時存在著電流場和恒定電場。恒定電場是動態平衡下的電荷產生的，它與靜電場有相似之處。Introduction2.0序本章要求:熟練掌握靜電比擬法和電導的計算。理解各種電流密度的概念，通過歐姆定律和焦耳定律深刻理解場量之間的關係。掌握導電媒質中的恒定電場基本方程和分界面銜接條件。下頁上頁返回基本方程E的旋度邊值問題邊界條件電位一般解法電導與接地電阻特殊解(靜電比擬)恒定電場知識結構基本物理量J、E歐姆定律J的散度下頁上頁返回2.1.1電流(Current)定義：單位時間內通過某一橫截面的電量。2.1導電媒質中的電流CurrentinConductiveMedia三種電流：A傳導電流——電荷在導電媒質中的定向運動。位移電流——隨時間變化的電場產生的假想電流。運動電流——帶電粒子在真空中的定向運動。下頁上頁返回1.電流面密度J電流 體電荷以速度v作勻速運動形成的電流。電流密度2.1.2電流密度（CurrentDensity)下頁上頁返回圖2.1.1電流面密度向量圖2.1.2電流的計算2.電流線密度K電流en是垂直於dl，且通過dl與曲面相切的單位向量。面電荷在曲面上以速度v運動形成的電流。圖2.1.3電流線密度及其通量下頁上頁電流線密度返回3.元電流的概念元電流是元電荷以速度v運動形成的電流工程應用媒質磁化後的表面磁化電流；同軸電纜的外導體視為電流線密度分佈；高頻時，因集膚效應，電流趨於導體表面分佈。下頁上頁圖2.1.4媒質的磁化電流返回2.1.3歐姆定律的微分形式(DifferentialFormofOhm’sLaw)J與E共存，且方向一致。簡單證明：歐姆定律微分形式。線上性媒質中對兩邊取面積分左邊右邊歐姆定律積分形式。所以下頁上頁圖2.1.5J與E之關係返回2.1.4焦爾定律的微分形式(DifferentialFormofJoule’sLaw)導體有電流時，必伴隨功率損耗，其功率體密度為W/m3W—焦耳定律微分形式—焦耳定律積分形式下頁上頁返回提供非靜電力將其他形式的能轉為電能的裝置稱為電源。2.2.1電源(Source)2.2電源電動勢與局外場強SourceEMFand0therFieldIntensity電源電動勢是電源本身的特徵量，與外電路無關。局外場強－局外力2.2.2電源電動勢(SourceEMF)下頁上頁返回圖2.2.1恒定電流的形成因此，對閉合環路積分局外場Ee是非保守場。圖2.2.2電源電動勢與局外場強電源電動勢總場強下頁上頁返回2.3.1基本方程(BasicEquations)2.3基本方程?分界面銜接條件?邊值問題BasicEquations?BoundaryConditions?BoundaryValueProblem在恒定電場中恒定電場是一個無源場，電流線是連續的。故電荷守恆原理1.J的散度亦稱電流連續性方程散度定理下頁上頁返回結論：恒定電場是無源無旋場。2.E的旋度所取積分路徑不經過電源，則3.恒定電場（電源外）的基本方程恒定電場是無旋場。得積分形式微分形式構成方程斯托克斯定理下頁上頁返回2.3.2分界面的銜接條件（BoundaryConditions)說明分界面上E切向分量連續，J的法向分量連續。折射定律圖2.3.1電流線的折射由得下頁上頁返回例2.3.1導體與理想介質分界面上的銜接條件。解:在理