第五章(修改)准静态电磁场.ppt

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1、第五章准静态电磁场第5章准静态电磁场电准静态场准静态场（低频）时变电磁场磁准静态场具有静态电磁场的特点动态场（高频）似稳场（忽略推迟效应）电磁波•电准静态场——Electroquasistatic简写EQS磁准静态场——Magnetoquasistatic简写MQS•任意两种场之间的空间尺度和时间尺度没有绝对的分界线。电准静态场特点：电场的有源无旋性与静电场相同，称为电准静态场（EQS）。低频时，忽略二次源的作用，即电磁场基本方程为5.1电准静态场和磁准静态场用洛仑兹规范，得到动态位满足的微分方程低频时，忽略二次源的作用，即，电磁场基本方程为磁准静态场特点：

2、磁场的有旋无源性与恒定磁场相同，称为磁准静态场（MQS）。用库仑规范，得到动态位满足的微分方程·满足泊松方程，说明EQS和MQS忽略了滞后效应和波动性，属于似稳场。·EQS和MQS场中，同时存在着电场与磁场，两者相互依存。EQS与MQS的共性与个性·EQS场的电场与静电场满足相同的基本方程，在任一时刻t，两种电场的分布一致，解题方法相同。EQS的磁场按计算。·MQS的磁场与恒定磁场满足相同的基本方程，在任一时刻t，两种磁场的分布一致，解题方法相同，MQS的电场按计算。·在两种场中满足相同的微分方程，描述不相同的场，为什么？b）（EQS）和（MQS），表明E不

3、相同。a）A的散度不同，A必不相同，也不相同；5.2磁准静态场与集总电路在MQS场中，即集总电路的基尔霍夫电流定律图5.2.1结点电流即故有即集总电路的基尔霍夫电压定律5.3电准静态场与电荷驰豫导体中，自由电荷体密度随时间衰减的过程称为电荷驰豫。5.3.1电荷在均匀导体中的驰豫过程说明导电媒质在充电瞬间，以体密度分布的电荷随时间迅速衰减。EQS场中，导体媒质内的电位满足特解之一为说明在EQS场中，导电媒质中自由电荷体密度产生的电位很快衰减至零。设导电媒质均匀，且各向同性，在EQS场中通解为式中为时的电荷分布，(驰豫时间)，5.3.2电荷在分片均匀导体中的驰豫

4、过程结论：当导电媒质通电时，电荷的驰豫过程导致分界面有积累的面电荷。分界面上和根据有当时，有即解EQS：分界面衔接条件解方程，得面电荷密度为图5.3.1导体分界面例5.3.1研究双层有损介质平板电容器接至直流电压源的过渡过程，写出分界面上面电荷密度的表达式。图5.3.2双层有损介质的平板电容器5.4集肤效应与邻近效应在正弦电磁场中，，满足的材料称为良导体，良导体中可以忽略位移电流，场为MQS：和5.4.1集肤效应在导体中，MQS场中同时存在自由电流和感应电流。靠近轴线处，场量减小；靠近表面处，场量增加，称为集肤效应（skineffect)。以半无限大导体为例

5、，电流沿y轴流动，求得：半无限大导体中的电流Jy的分布·令称为透入深度，d的大小反映电磁场衰减的快慢。d表示电磁场衰减到原来值的36.8%所经过的距离透入深度当材料确定后，衰减快电流不均匀分布。式中5.4.2邻近效应相互靠近的导体通有交变电流时,会受到邻近导体的影响，这种现象称为邻近效应（Proximateeffect）。频率越高，导体靠得越近，邻近效应愈显著。邻近效应与集肤效应共存，它会使导体的电流分布更不均匀。单根交流汇流排的电流集肤效应两根交流汇流排的邻近效应5.5涡流及其损耗5.5.1涡流当导体置于交变的磁场中，与磁场正交的曲面上将产生闭合的感应电流

6、，即涡流(eddycurrent)。其特点：·热效应涡流是自由电子的定向运动，有与传导电流相同的热效应。·去磁效应，涡流产生的磁场反对原磁场的变化。工程应用：叠片铁芯（电机、变压器、电抗器等）、电磁屏蔽、电磁炉等。涡流5.6导体的交流内阻抗例5.6.1计算圆柱导体的交流参数（设透入深度）安培环路定律根据有交流参数其中直流或低频交流电流均匀分布高频交流集肤、去磁效应，电流不均匀分布在MQS场中，设解，无反射，电流不均匀分布图5.6.1圆柱导体·交流电阻R随的增加而增大由于，故，且随的增加而增大，集肤效应的结果。·自感L随的增加而减小由于,故，且随的增加而减小，

7、去磁效应的结果。5.7电磁兼容简介电磁兼容是在有限空间、时间、频谱资源条件下，各种用电设备（生物）可以共存，不致于引起降级的一门科学。即电磁干扰与抗电磁干扰问题。自然干扰源雷电、太阳黑子、磁暴、沙暴、地球磁场等电磁干扰源电力传输系统高压传输线绝缘子的电晕放电；高压传输线中电流与电压的谐波分量；高压传输线之间的邻近效应；电气化铁道、有轨无轨电车上的受电弓与电网线间的放电和电力电子器件整流后的电流谐波分量（0.1~150kHz）；气体放电灯荧光灯、高压汞灯、放电管等产生的放电噪音；静电放电身着化纤衣物、脚穿与地绝缘的鞋子的人运动时，会积通信系统各种无线电广播、电

8、视台、雷达站、通信设备等工作时，都要辐射强能量的电磁