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文檔簡介
FieldandWaveElectromagnetic電磁場與電磁波2015.10.3121.CurrentDensityandOhm’sLawReview33.EquationofContinuityandKirchhoff’sCurrentLaw2.ElectromotiveForceandKirchhoff’sVoltageLawOutsidethesourceInsidethesourceEConductingmediumPNEImpressedsourceEi5ForahomogeneousconductingmediumWeknowthatacurl-freevectorfieldcanbeexpressedasthegradientofascalarpotentialfield.LetuswriteSubstitutionofthisequationintoyieldsaLaplace’sequationin;thatis6Twofieldsarefoundtobe
verysimilar
insource-freeregion.
SteadyElectricCurrentField
ElectrostaticField
The
electric
currentdensity
J
correspondstothe
electric
fieldintensity
E,andtheelectric
current
linestotheelectricfield
lines.Insomecases,sincethesteadyelectriccurrentfieldiseasytobeconstructedandmeasured,theelectrostaticfieldcanbeinvestigatedbasedonthesteadyelectriccurrentfieldwiththesameboundaryconditions,andthismethodiscalled
electrostaticsimulation.7CapacitanceJEResistanceBasedontheequationsfortwofields,wecanfindtheresistanceandconductancebetweentwoelectrodesas9Maintopic恒定電流3.
電阻的計算1.
功率耗散和焦耳定律2.
電流密度的邊界條件101.
功率耗散和焦耳定律宏觀上,導(dǎo)體中的電子受電場的影響,發(fā)生漂移運(yùn)動;在微觀上,這些電子與晶格上的原子發(fā)生碰撞。因此,能量從電場傳到作熱振動的原子上。將電荷移動了一段距離?
,電場E
作的功為qE·?,則其所對應(yīng)的功率為:其中
u
為漂移速度。傳遞到體積
dv內(nèi)所有電荷載體的總功率為:11ThetotalelectricpowerconvertedintoheatinvolumeV:ThisisknownasJoule’slaw.ThepointfunctionE·Jisapowerdensityundersteady-currentconditions.Inaconductorofaconstantcrosssection,wecanwrittenas13E2E1
2
1atwhacdban2hS
2
1an2D1D2s14J2J1
2
1atwhacdban2hS2
1an2J1J2sthenormalcomponentofcurrentdensityvector
J
beingcontinuous.theratioofthetangentialcomponentsofcurrentdensityvectorJattwosidesofaninterfaceisequaltotheratiooftheconductivities.15
1,1an2E2,D2,J2s
2,2E1,D1,J1Whenasteady-currentflowsacrosstheboundarybetweentwodifferentlossydielectrics:17Example5-4P214:
Anemfisappliedacrossaparallel-platecapacitorofareaS.Thespacebetweentheconductiveplatesisfilledwithtwodifferentlossydielectricsofthicknessd1
andd2,permittivities1
and2
,andconductivities1
and2
respectively.Determine(a)thecurrentdensitybetweentheplates,(b)theelectricfieldintensitiesinbothdielectrics,and(c)thesurfacechargedensitiesontheplatesandattheinterface.x12++++++++++++---------------yo181.x12++++++++++++---------------yo2.MethodoneOrmethodtwo193.21Example5-6.一導(dǎo)電材料形狀是四分之一的扁平圓墊圈,其均勻厚度為h,電導(dǎo)率為
,墊圈內(nèi)半徑為
a,外半徑b,如下圖所示,求端面之間的電阻.思路V0yxhabr0(r,)022Solution:Thecylindricalcoordinatesystemshouldbeselected.Assumetheelectricpotentialdifferencebetweentwoendfacesis
V0,andlet
SincetheelectricpotentialV
isrelatedtotheangle,itshouldsatisfythefollowingequationThegeneralsolutionisTheelectricpotentialatTheelectricpotentialatV0yxhabr0(r,)023
Basedonthegivenboundaryconditions,wefindThecurrentdensity
J
intheconductingmediumis
ThenthecurrentI
flowingintotheconductingmediumacrosstheendfaceatisConsequently,theresistance
R
betweentwoendfacesis252.BoundaryConditionsforCurrentDensityDifferentialformIntegralformGoverningEquationsforSteadyCurrentDensityWhenasteady-currentflowsacrosstheboundarybetweentwodifferentlossydielectrics:26homeworkThankyou!Bye-bye!答疑安排時間:地點(diǎn):1401,1403P.5-15294.PowerDissipationandJoule’sLaw6.ResistanceCalculationselectrostaticsimulation305.BoundaryConditionsforCurrentDensityDifferentialformIntegralformGoverningEquations
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