工程電磁場恒定電場的基本原理課件

1、工程電磁場恒定電場的基本原理1第三章第三章 恒定電場的基本原理恒定電場的基本原理 （1）定義電流和電流密度；）定義電流和電流密度；（2（3）恒定電場的電流連續(xù)性；）恒定電場的電流連續(xù)性；（4）恒定電場的基本方程；）恒定電場的基本方程；（5）恒定電場的導(dǎo)電媒質(zhì)分界面條件；）恒定電場的導(dǎo)電媒質(zhì)分界面條件；（6）討論邊值問題）討論邊值問題 重點(diǎn)掌握：電流密度的定義和恒定電場的基本性重點(diǎn)掌握：電流密度的定義和恒定電場的基本性質(zhì)，學(xué)會將恒定電流場表述為邊值問題。質(zhì)，學(xué)會將恒定電流場表述為邊值問題。工程電磁場恒定電場的基本原理3 .1電流與電流密度電流與電流密度1.電流與電流密度電流與電流密度（1）電荷有

2、規(guī)則的運(yùn)動(dòng)形成電流；）電荷有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)形成電流；（2）導(dǎo)電媒質(zhì)中的電流稱為傳導(dǎo)電流；）導(dǎo)電媒質(zhì)中的電流稱為傳導(dǎo)電流；（3）不導(dǎo)電空間電荷運(yùn)動(dòng)形成的電流稱為運(yùn)流電流；）不導(dǎo)電空間電荷運(yùn)動(dòng)形成的電流稱為運(yùn)流電流；（4）不隨時(shí)間變化的電流是恒定電流，維持恒定電）不隨時(shí)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。流的電場稱為恒定電場。工程電磁場恒定電場的基本原理3工程電磁場恒定電場的基本原理4工程電磁場恒定電場的基本原理5工程電磁場恒定電場的基本原理6工程電磁場恒定電場的基本原理7工程電磁場恒定電場的基本原理8工程電磁場恒定電場的基本原理9工程電磁場恒定電場的基本原理10工程電磁場恒定電

3、場的基本原理112.2.電流密度與電場強(qiáng)度的關(guān)系電流密度與電場強(qiáng)度的關(guān)系自由電子自由電子 要與靜電場中導(dǎo)要與靜電場中導(dǎo)體內(nèi)電場為體內(nèi)電場為0 0區(qū)別理解。區(qū)別理解。電場強(qiáng)度也是恒定電場的基本場矢量。電場強(qiáng)度也是恒定電場的基本場矢量。工程電磁場恒定電場的基本原理12工程電磁場恒定電場的基本原理13工程電磁場恒定電場的基本原理14工程電磁場恒定電場的基本原理15工程電磁場恒定電場的基本原理16工程電磁場恒定電場的基本原理17工程電磁場恒定電場的基本原理18工程電磁場恒定電場的基本原理19工程電磁場恒定電場的基本原理20工程電磁場恒定電場的基本原理21工程電磁場恒定電場的基本原理22工程電磁場恒定電

4、場的基本原理23工程電磁場恒定電場的基本原理24工程電磁場恒定電場的基本原理25工程電磁場恒定電場的基本原理26工程電磁場恒定電場的基本原理27工程電磁場恒定電場的基本原理28工程電磁場恒定電場的基本原理29工程電磁場恒定電場的基本原理30工程電磁場恒定電場的基本原理31工程電磁場恒定電場的基本原理32工程電磁場恒定電場的基本原理33工程電磁場恒定電場的基本原理34例例2 球形電容器的內(nèi)外半徑分別為球形電容器的內(nèi)外半徑分別為R 1 = 5cm， R 2 = 10cm，加，加有電壓有電壓U= 100V。電容器內(nèi)有兩層均勻介質(zhì)，其分界面也是同。電容器內(nèi)有兩層均勻介質(zhì)，其分界面也是同心球面，半徑心球

5、面，半徑R0=8cm，電介質(zhì)的電導(dǎo)率分別為，電介質(zhì)的電導(dǎo)率分別為求求:球面之間的電流密度、電場強(qiáng)度球面之間的電流密度、電場強(qiáng)度解：工程電磁場恒定電場的基本原理35工程電磁場恒定電場的基本原理361122IISS1J2J11221d2d工程電磁場恒定電場的基本原理37IISS1J2J11221d2d工程電磁場恒定電場的基本原理38通過電容器的電流和電流密度分別為兩種媒質(zhì)中的電通量密度分別為故分界面上的自由電荷密度為02112210211221,VddJSVddIJEDJED2222211111,021122112221121)(VddJDDS工程電磁場恒定電場的基本原理39工程電磁場恒定電場的基

6、本原理40工程電磁場恒定電場的基本原理41工程電磁場恒定電場的基本原理42工程電磁場恒定電場的基本原理43工程電磁場恒定電場的基本原理44工程電磁場恒定電場的基本原理45工程電磁場恒定電場的基本原理46工程電磁場恒定電場的基本原理47工程電磁場恒定電場的基本原理48工程電磁場恒定電場的基本原理49工程電磁場恒定電場的基本原理50工程電磁場恒定電場的基本原理51工程電磁場恒定電場的基本原理522 2、媒質(zhì)分界面附近恒定電場分布圖、媒質(zhì)分界面附近恒定電場分布圖（1 1）在）在垂直于垂直于電場強(qiáng)度的分電場強(qiáng)度的分界面上，從電導(dǎo)率小的媒質(zhì)界面上，從電導(dǎo)率小的媒質(zhì)到電導(dǎo)率大的媒質(zhì)，電場強(qiáng)到電導(dǎo)率大的媒質(zhì)

7、，電場強(qiáng)度的法向分量由大到小。度的法向分量由大到小。（2 2）在）在平行于平行于電場強(qiáng)度的分電場強(qiáng)度的分界面上，界面上，電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度（只有切（只有切向分量）連續(xù)。向分量）連續(xù)。媒質(zhì)分界面附近電場強(qiáng)度媒質(zhì)分界面附近電場強(qiáng)度正方形內(nèi)媒質(zhì)的電導(dǎo)率是其正方形內(nèi)媒質(zhì)的電導(dǎo)率是其外部媒質(zhì)電導(dǎo)率的外部媒質(zhì)電導(dǎo)率的2 2倍。倍。工程電磁場恒定電場的基本原理53（1 1）在）在垂直于垂直于電流密度的分電流密度的分界面上界面上電流密度連續(xù)電流密度連續(xù)。（2 2）在）在平行于平行于電場強(qiáng)度的分電場強(qiáng)度的分界面上，分界面兩側(cè)電導(dǎo)率界面上，分界面兩側(cè)電導(dǎo)率大的媒質(zhì)中電流密度切向分大的媒質(zhì)中電流密度切向分量較大。量較

8、大。媒質(zhì)分界面附近電流密度媒質(zhì)分界面附近電流密度工程電磁場恒定電場的基本原理54工程電磁場恒定電場的基本原理55工程電磁場恒定電場的基本原理56工程電磁場恒定電場的基本原理57ttttnnJEEJJJ1121222212工程電磁場恒定電場的基本原理58ttttnnJEEJJJ1121222212工程電磁場恒定電場的基本原理59工程電磁場恒定電場的基本原理60導(dǎo)體與理想介質(zhì)分界面工程電磁場恒定電場的基本原理61導(dǎo)體與理想介質(zhì)分界面 電場切向分量不為零，電場切向分量不為零，導(dǎo)體非等位體，導(dǎo)體表導(dǎo)體非等位體，導(dǎo)體表面非等位面。面非等位面。工程電磁場恒定電場的基本原理62 若若 （理想導(dǎo)體），導(dǎo)體內(nèi)部

9、電場為零，電（理想導(dǎo)體），導(dǎo)體內(nèi)部電場為零，電流分布在導(dǎo)體表面，導(dǎo)體不損耗能量。流分布在導(dǎo)體表面，導(dǎo)體不損耗能量。1在邊界面導(dǎo)體一側(cè)：在邊界面導(dǎo)體一側(cè)：導(dǎo)體與理想介質(zhì)分界面0111nnJE1112/JEEttt工程電磁場恒定電場的基本原理63載流導(dǎo)體表面的電場yxEEeeE2n2t2導(dǎo)體周圍介質(zhì)中的電場：工程電磁場恒定電場的基本原理643-6 3-6 垂直垂直3-7 3-7 水平水平工程電磁場恒定電場的基本原理65工程電磁場恒定電場的基本原理66工程電磁場恒定電場的基本原理67工程電磁場恒定電場的基本原理68工程電磁場恒定電場的基本原理69工程電磁場恒定電場的基本原理703 3、接地體附近跨步

10、電壓、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(diǎn)位差稱接地體附近地面，人的兩腳之間有電位差，這一點(diǎn)位差稱為跨步電壓?？绮诫妷撼^允許值的區(qū)域稱為危險(xiǎn)區(qū)。為跨步電壓。跨步電壓超過允許值的區(qū)域稱為危險(xiǎn)區(qū)。 例如，電線斷了落在地上，如果人處于危例如，電線斷了落在地上，如果人處于危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，如何自救？險(xiǎn)區(qū)時(shí)，如何自救？工程電磁場恒定電場的基本原理71恒定電場（恒定電場（E Ee e =0=0處處) )與靜電場（與靜電場（=0=0）的情況比較的情況比較0 DEDSqSD d02)(0靜電場0E0 DEDSqSD d02)(0靜電場)(0靜電場0E恒定電場（電源外）EJSISJ d0 J0E02恒定電場（電源外）EJSISJ d0 J0E02恒定電場JIE恒定電場JIE靜電場EDq靜電場EDq工程電磁場恒定電場的基本原理72工程電磁場恒定電場的基本原理73第三章總結(jié)：第三章總結(jié)：1、體電流密度的定義式、體電流密度的定義式2、電流密