工程電磁場--第3章--恒定電場的基本原理.ppt

1,第三章 恒定電場的基本原理 （1）定義電流和電流密度； （2）電源的電動勢和局外電場強度； （3）恒定電場的電流連續(xù)性； （4）恒定電場的基本方程； （5）恒定電場的導電媒質(zhì)分界面條件； （6）討論邊值問題 重點掌握：電流密度的定義和恒定電場的基本性質(zhì)，學會將恒定電流場表述為邊值問題。,3 .1電流與電流密度 1.電流與電流密度,（1）電荷有規(guī)則的運動形成電流； （2）導電媒質(zhì)中的電流稱為傳導電流； （3）不導電空間電荷運動形成的電流稱為運流電流； （4）不隨時間變化的電流是恒定電流，維持恒定電 流的電場稱為恒定電場。,3,4,5,6,7,8,9,10,11,2.電流密度與電場強度的關(guān)系,金屬導體 = 自由電子(-) + 晶格點陣(+),要與靜電場中導體內(nèi)電場為0區(qū)別理解。,在金屬導體中，正離子點陣之間充滿自由電子，正離子只能圍繞各自點陣振動。自由電子做定向運動時會受到正離子點陣的阻礙。因此，要維持自由電子的規(guī)則運動形成傳導電流，必須有電場力作用于自由電子，以克服其在運動中受到的阻力。也就是說，要維持恒定電流，導電媒質(zhì)中必須有電場強度。,電場強度也是恒定電場的基本場矢量。,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,例2 球形電容器的內(nèi)外半徑分別為R 1 = 5cm， R 2 = 10cm，加有電壓U= 100V。電容器內(nèi)有兩層均勻介質(zhì)，其分界面也是同心球面，半徑R0=8cm，電介質(zhì)的電導率分別為 求:球面之間的電流密度、電場強度,解：,35,36,例 一個由兩層媒質(zhì)構(gòu)成的平行板電容器如圖 所示。兩層媒質(zhì)的電容率和電導率分別為 、 和 、 ， 厚度分別為d1和d2，極板面積為S。當外加電壓V0時，求通過電容器的漏電流和兩媒質(zhì)分界面上的自由電荷密度。,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,2、媒質(zhì)分界面附近恒定電場分布圖,（1）在垂直于電場強度的分界面上，從電導率小的媒質(zhì)到電導率大的媒質(zhì)，電場強度的法向分量由大到小。 （2）在平行于電場強度的分界面上，電場強度（只有切向分量）連續(xù)。,媒質(zhì)分界面附近電場強度,正方形內(nèi)媒質(zhì)的電導率是其 外部媒質(zhì)電導率的2倍。,53,（1）在垂直于電流密度的分界面上電流密度連續(xù)。 （2）在平行于電場強度的分界面上，分界面兩側(cè)電導率大的媒質(zhì)中電流密度切向分量較大。,媒質(zhì)分界面附近電流密度,54,55,56,57,58,59,60,導體與理想介質(zhì)分界面,61,導體與理想介質(zhì)分界面,電場切向分量不為零，導體非等位體，導體表面非等位面。,62,若 （理想導體），導體內(nèi)部電場為零，電 流分布在導體表面，導體不損耗能量。,在邊界面導體一側(cè)：,導體與理想介質(zhì)分界面,63,載流導體表面的電場,導體周圍介質(zhì)中的電場：,64,3-6 垂直,3-7 水平,65,66,67,68,69,70,3、接地體附近跨步電壓,接地電流流入大地后，在地面形成電位分布。在接地體附近地面，人的兩腳之間有電位差，這一點位差稱為跨步電壓?？绮诫妷撼^允許值的區(qū)域稱為危險區(qū)。,例如，電線斷了落在地上，如果人處于危險區(qū)時，如何自救？,71,恒定電場（Ee =0處)與靜電場（=0） 的情況比較,72,73,第三章總結(jié)：,1、體電流密度的定義式,2、電流密度與電場強度的關(guān)系,3、電源