电源的内外电场怎样产生的?是在正负极累积电荷产生的,且这累积电荷无论电源是否工作有电流时都存在?

例2.3.2 试用边值问题求解电弧片中电位、电场及导体分界面上的面电荷分布。 ( 区域) 解: 选用圆柱坐标系,边值问题为: ( 区域) 图2.3.4 不同媒质弧形导电片 第29页,共54页。 电位 电场强度 电荷面密度 通解 第30页,共54页。 2.4 导电媒质中恒定电场与静电场的比拟 静电场 恒定电场(电源外) 恒定电场 E 静电场 E D 两种场各物理量满足相同的定解问题,则解也相同。那么,通过对一个场的求解或实验研究,利用对应量关系便可得到另一个场的解。 第31页,共54页。 两种场可以比拟的条件 微分方程相同; 场域几何形状及边界条件相同; 媒质分界面满足 两种场,具有相同的场图及相同的等位面,且 线与 线分布一致,一种场的计算及实验结果可推广到另一种场。可将静电场的镜象法推广至恒定电场: 第32页,共54页。 镜像法的比拟 图2.4.1 静电场与恒定电流场的镜像法比拟 静 电 场 恒 定 电 场 第33页,共54页。 当第一种媒质为土壤,第二种媒质为空气( ) 当第一种媒质为空气( ),第二种媒质为土壤: 特例: 第34页,共54页。 (1)介质内的电场 例2-1: (2)分界面上的自由电荷面密度 同轴电缆的内导体半径为a,外导体的内半径为c,其中填充两种漏电介质,介质分界面是同轴圆柱面,分界面的半径为b,内外两层介质的介电常数分别为 ,电导率分别为 ,当外加恒定电压 时(内导体接正极),求 由于电缆内、外导体的电导率远大于其间填充媒质的电导率,所以在计算内外导体间导电媒质中心恒定电场时,可以把内外导体视为等位体。由对称性可知,媒质中恒定电场仅有径向分量,且场强和电流密度只与半径有关。 第35页,共54页。 例2-2 球形电容器的内外半径分别为5cm,10cm,加有电压100伏,电容器内有两层均匀介质,其分界面也是同心球面,半径为8cm,电介质的电导率分别为 。求球面之间的电流密度,电场强度和电位。 第36页,共54页。 2.5.1 电导 1. 通过电流场计算电导 2.5 电导与接地电阻 或设 思路 设 第37页,共54页。 当满足比拟条件时,用比拟法由电容计算电导。 2. 比拟法 即 第38页,共54页。 第 二 章 恒定电场 第二章 恒定电场 第1页,共54页。 通有直流电流的导电媒质中同时存在着电流场和恒定电场。恒定电场是动态平衡下的电荷产生的,电荷作宏观运动,电荷的分布不随时间变化(即:恒定),它与静电场有相似之处。 本章要求: 熟练掌握静电比拟法和电导的计算。 理解各种电流密度的概念,通过欧姆定律和焦耳定律深刻理解场量之间的关系。 掌握导电媒质中的恒定电场基本方程和分界面衔接条件。 第2页,共54页。 基本方程 E 的旋度 边值问题 边界条件 电 位 一般解法 电导与接地电阻 特殊解(静电比拟) 恒定电场知识结构 基本物理量 J、 E 欧姆定律 J 的散度 第3页,共54页。 2.1.1 电流 (Current) 2.1 导电媒质中的电流 三种电流:传导电流,运流电流,位移电流 传导电流——电荷在导电媒质中的定向运动。 位移电流——随时间变化的电场产生的假想电流。 定义:单位时间内通过某一横截面的电量。 A 运流电流——带电粒子在真空中的定向运动。可以存在于非导体区域。例如:阴极电子发射 第4页,共54页。 电流形式及电流密度: ①线电流(沿截面可忽略的导线流动) ②面电流(沿厚度可忽略的面上流动) ③体电流(在体积中流动) 2.1.2 电流密度和元电流 第5页,共54页。 1. 电流面密度 J 电流 体电荷 以速度 v 作匀速运动形成的电流。 电流密度(又称为电流面密度) 图2.1.1 电流面密度矢量 图2.1.2 电流的计算 第6页,共54页。 2. 电流线密度 K 电流 en 是垂直于 dl,且通过 dl 与曲面相切的单位矢量。 面电荷 在曲面上以速度 v 运动形成的电流。 图2.1.3 电流线密度及其通量 电流线密度 第7页,共54页。 3. 元电流的概念

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