恒定电场ppt课件.ppt

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1、第二章恒定电场1基本物理量J欧姆定律J的散度E的旋度基本方程电位边界条件边值问题一般解法特殊解（静电比拟）电导与接地电阻恒定电场的知识结构框图2•通有直流电流的导电媒质中的恒定电场与电流场•通有直流电流的导电媒质周围电介质中的静态电场基本概念•电介质中的静电场电流：电流的成因：恒定电流：恒定电场电荷的定向运动空间电场对电荷产生作用力而引起电荷的宏观运动不随时间变化的电流与恒定电流相对应的电场；特点是导电媒质中恒定电场与恒定电流共存。3基本概念恒定电场与静电场的区别：1.运动的电荷产生的电场；2.导体不是等位体；4

2、第二章恒定电场§2-1导电媒质中的电流§2-2电源电动势与局外场强§2-3恒定电场基本方程、分界面上的衔接条件§2-4导电媒质中的恒定电场与静电场的比拟§2-5电导和部分电导基本方程基础计算方法应用5§2-1导电媒质中的电流6一、电流的种类：二、电流的定义：标量宏观量§2.1.1电流密度和元电流传导电流：运流电流：位移电流：由于变化的电场产生的电流。导电媒质中，电荷作定向运动形成的。带电粒子在自由空间(真空)中作机械运动形成的。平均电流：恒定电流：体电流面电流线电流7三、电流密度与元电流：电荷分布电荷体密度为

3、电荷面密度为电荷线密度为形成的电流密度电流面密度(A/m2)电流线密度(A/m)线电流(A)I=v与电流的关系元电流段(A·m)体电流面电流线电流8•同轴电缆的外导体视为电流线密度分布；•交变电场的集肤效应，即高频情况下，电流趋于表面分布，可用电流线密度表示。•媒质的磁化，其表面产生磁化电流可用电流线密度表示,如图示；面电流线密度的工程意义：媒质的磁化电流Jms§2.1.1电流与电流密度9ElSU一、积分形式：导体两端的电压u正比于流过它的电流i。二、微分形式：证明：u=RiJ：电导率(S/m)r=1/

4、:电阻率(·m)说明：§2.1.2欧姆定律的微分形式u=Ri•恒定电流场与恒定电场相互依存。电流J与电场E方向一致。•电路理论中的欧姆定律由它积分而得，即U=RI10一、积分形式：二、微分形式：证明:(粗略)P=I2R=UIp=dP/dV=J·E功率(体)密度p：(W/m3)§2.1.3焦耳定律的微分形式11§2-2电源电动势与局外场强12§2.2.1电源电动势与局外场强：要想在导线中维持恒定电流，必须依靠非静电力将B极板的正电荷抵抗电场力搬到A极板。这种提供非静电力将其它形式的能量转为电能的装置称为电源。恒

5、定电流的形成1、电源13＋＋＋———EeEJ电源内部：R＋－欧姆定律：电源外部：只有库仑场E2、电源电动势与局外场强电源电动势:与有无外电路无关，它是表示电源本身的特征量。局外场强：单位正电荷受到的非静电力。电源电动势：§2.2.1电源电动势与局外场强14一、恒定电场的种类：导电媒质中的恒定电场通有恒定电流的导体周围电介质或空气中的恒定电场：电源中电源以外“静电场”？§2.2.2恒定电场15§2-3恒定电场基本方程、分界面上的衔接条件16一、电流连续性方程的定义：(恒定电场的散度)电荷守恒定律：由任一闭合面流

6、出的传导电流，应等于该面内自由电荷的减少率。积分形式：二、恒定电场中的传导电流连续性方程：微分形式：积分形式：微分形式：恒定电场为无源场，电流线总是连续的§2.3.1电流连续性方程17一、积分路线经过电源：(恒定电场的旋度)积分形式：二、积分路线不经过电源:微分形式：积分形式：电源内部：0e即：导电媒质(电源外)的恒定电场为无旋场、保守场§2.3.2电场强度的环路线积分18导电媒质(电源外)的恒定电场：积分形式：微分形式：一、基本方程：二、导电媒质(电源外)的恒定电场的性质：无源场，电流线总是连续的(无头无尾的闭

7、合曲线)；无旋场，保守场（电位存在的前提）§2.3.3恒定电场的基本方程19若分界面上无局外场的存在：一、媒质1与媒质2的分界面：E1t=E2tJ1n=J2n12PJ1J2J2nJ1nJ2tJ1t12折射定律tg1/tg2=1/2或：2=1§2.3.4分界面上的衔接条件201>>2PJ112J2二、良导体1与不良导体2的分界面：由折射定律：tg1/tg2=1/2若1≠9002很小1.电流由良导体流入不良导体，电流线近似与良导体表面垂直。2.可近似将分界面视为等位面。结论：§

8、2.3.4分界面上的衔接条件钢5106Sm土壤10-2Sm2112=0P三、导体1与理想介质2(2=0)的分界面：1.理想介质中无电流：J1E1n=J1n/1导体1(因导体表面有恒定电荷）E1t=J1t/1J1n=J2n=0结论1：在导体一侧：J1=J1t，电流平行于导体表面。2.电场强度：0E2n=J2n/2000E2t=E1t0理想介质2E1E