穩(wěn)恒電流pagesPPT課件

1、問題（4）無自由電荷（ ）的電介質邊界條件 ls0S0ldE0qSdD1、 的法線分量 D n1n212DD0)DD(n或或0SdDS 0nSDnSD1122 0nDnD12 12n2D1De2e11n2ne212e100 邊界條件-邊界兩邊電介質中E、D之間的關系第1頁/共51頁aRrde1e2應用：不同層內的D法向分量相等 E122E1Ee2e1abcd0l dEL t 1t 2EE 應用：不同層內的E切向分量相等 第2頁/共51頁電容率e e0CC 00EQ 0U 000UQC e e0EE 0UUe e UQC 0 e e 00UQ e e0C 0CC e e第3頁/共51頁部分填充介

2、質的電容器的電容計算方法一：電容串、并聯(lián)公式1C2C3C4C1C2C計算方法二：電容原始定義電荷電場 E電位差 UUQC0 ldEU21 )0(qSdDioiS 第4頁/共51頁4 靜電場的能量作業(yè)(P213)6,81.帶電體系的靜電能量2eCQ21W 靜電能量儲存在電荷中? VeUdV21W 電容器：帶電體：表達式與電荷有關2.迅變電場：電磁場攜帶能量實例：手機，收音機靜電能由電場攜帶,存在于電場中 第5頁/共51頁QUWe21 DEVDESdDSEdWe212121 第6頁/共51頁DEVWe21 202121EDEVWweee ee e EDwe 212021Ewee ee e ED0e

3、 ee e ED0 e ee e第7頁/共51頁不均勻電場的靜電能量dVE21dVwWV20Vee e ee e例1：電容器充電后去撤離電源，然后插入介質 之前2001eE21we e 之后202eE21we ee e e e0EE 插入介質后，電容器的能量降低。 問題能量守恒！電場能量轉化為何種能量？e ee ee ee ee ee e1e2002200wE21E21 第8頁/共51頁FV部分電場能量轉化為介質動能xS)ww(21WmV212e1ee2 x 作用在介質上的靜電力eedWFdxdWdA 靜電力所做的正功等于系統(tǒng)靜電能的減少dx/dWFe Sdx)ww(21dW1e2ee S)w

4、w(21dx/dWF2e1ee S：介質端面積分析第9頁/共51頁勻加速運動，受吸引力，靜電轉化為能動能運動過程動能達到最大勻減速運動，受吸引力，動能轉化為靜電能。-往復運動垂直方向放置受力：重力、靜電力能量：重力勢能、靜電能、動能分析：重力靜電吸引力，介質不能進入電容器重力0處2.電流線與電荷運動、增減的 2.關系dtdqsdJS內對比分析0e eqsdES 電力線終止于q0正電荷在S內停止電流線終止于S內 電流線終止于-dq/dt0 -正電荷增加處）圖像理解公式理解電流線由何處發(fā)出？ -dq/dt0處 , 即dq/dt正極電流閉合循環(huán)的推動過程：外:正極負極；內：負極正極EK單位正電荷所受

5、的非靜電力能量變化：We降低放出焦耳熱We升高能量來源？電位變化：外部：高低，內部：低高（正電荷）第34頁/共51頁二、電動勢UE 21ldEU ?K 由靜電力的功引出電勢差、電勢?ldK_ 由非靜電力的功引出一種勢？電動勢定義在電源內部把單位正電荷由負極移到正極，非靜電力所做的功 _ldKe e電動勢特性與外電路無關電源特性(1)是否接外電路(2)電流流動方向E非靜電力第35頁/共51頁三、電源的路端電壓-（電阻兩端的電壓）電源正、負兩極間的電壓差 (電動勢？)路端電壓定義： ldEUUU（a）積分路徑可選電源內部、外部(選內部!）（b）電源內滿足普遍的歐姆定律)KE(J KJE ?EJ 說

6、明存在兩種力外電路：一種力推動力與流第36頁/共51頁 ldKldJ ldKldJld)KJ(U e e ldJe e 關關與與電電源源、外外電電路路條條件件有有由由正正極極指指向向負負極極方方向向:J:l d第37頁/共51頁電源電動勢小于路端電壓：被充電ldKee e(高)J充電+l 充電 e e ldJUJSIJ,1 e e ldJSI e e ldJSI e e SlIJldK放電-l 放電Ir e e充電Ir e e放電理解與記憶電源電動勢大于路端電壓: 可放電第38頁/共51頁理想電源、實際電源理想電源：內阻 0r特性：eerU0即：無論充放電、電流大小即：電源提供的路端電壓恒定

7、恒壓源缺點：電源提供的電壓與電流有關re實際電源：內阻 ，等效于理想電源和電阻 串聯(lián) 。 0rIrU e e第39頁/共51頁rIIUI2 e erIUII2 e erIIUI2 e eIrU e e第40頁/共51頁四、閉合回路的電流強度和輸出功率1.電流強度考慮最簡單的電源放電回路reR利用已有公式IRU R兩端電壓：IrU e e路端電路：IrIR e erRI e e閉合回路（全電路）歐姆定律第41頁/共51頁UR0outP短路R=0R0outP2.輸出功率及匹配條件Poutmax?222)(rRRRIUIPoute032rRRrdRdPouterR rPout42maxe負載電阻與電

8、源的匹配條件電源最大輸出功率條件dPout/dR=0問題？在實際應用中是否總是追求最大輸出功率？第42頁/共51頁五、穩(wěn)恒電路導體中的電荷和電流線問題靜電平衡 電荷分布在表面0 內內E穩(wěn)恒電流 電荷分布特性?0 內內E1.電荷分布研究方法：從滿足的條件分析普適的推理方法(a) 時的導體電流穩(wěn)恒條件0 K ssSdESdJ0 第43頁/共51頁22Sd2J0qSdE0s e e內內(b)分析0SdESdEss 均勻導體非均勻導體1J1Sd0SdJSdJ2211 在右圖中的電流線管內0SdESdE222111 112122SdESdE 2211SdESdE 112111SdESdE )1(SdE2

9、111 1J通過陰影閉合面的電通量0SdESdJss 第44頁/共51頁0)1 (2111SdESdE0 內內q22Sd2J1J1Sd1J)(21非均勻導體不同的非均勻情況)(r內內q處處不為零 連續(xù)不均勻(a)(b) 階躍變化12J連續(xù)E不連續(xù)V0僅在界面處存在電荷第45頁/共51頁問題穩(wěn)恒電流導體表面是否存在電荷？穩(wěn)恒時: 平行導體表面JJ導體表面2.穩(wěn)恒電流線性質：證明: 假設不平行SdtdqsdJ由知00，表面正電荷增加S導體內電場變化EJ電流變化不穩(wěn)恒矛盾由穩(wěn)恒電流線性質分析第46頁/共51頁問題穩(wěn)恒 電流線平行導體表面的應用假設為均勻導體可知：q內=0,假設：q表面 =0電場q表面

10、0電流q表面,q電極共同產生平行于電流的電場q表面如何分布？ q表面使 E電極強的地方減小 E電極弱的地方增加不平行但此時導體內 J , E總EJJ 均勻E總均勻 J=I/S假設S均勻最終狀態(tài)：J=E,導體內 ，電力線平行導體表面EJEJ應應該該平平行行 第47頁/共51頁相同之處 電場不隨時間改變 滿足高斯定理 滿足環(huán)路定理，是保守場，可引入電勢概念六.靜電場和穩(wěn)恒電場比較不同之處電場產生源：穩(wěn)恒電場由運動電荷產生，電荷 分布不 隨時間改變；靜電場由靜止電荷產生電場做功：穩(wěn)恒電場對運動電荷做功；穩(wěn)恒電 路中有 能量轉移。 靜電場中電荷靜止，電場不做功。第48頁/共51頁穩(wěn)恒電路中導體內存在電場；靜電場中導體內的電場為零電荷分布靜電場q表面0q內=0穩(wěn)恒電場q表面0均勻導體q內=0非均勻導體q內0電荷作用產生電場 ，在金屬內部抵消外部電場 E 0E