工程电磁场-第3章-恒定电场的基本原理.ppt

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1、1,第三章 恒定电场的基本原理（1）定义电流和电流密度；（2）电源的电动势和局外电场强度；（3）恒定电场的电流连续性；（4）恒定电场的基本方程；（5）恒定电场的导电媒质分界面条件；（6）讨论边值问题 重点掌握：电流密度的定义和恒定电场的基本性质，学会将恒定电流场表述为边值问题。,3.1电流与电流密度1.电流与电流密度,（1）电荷有规则的运动形成电流；（2）导电媒质中的电流称为传导电流；（3）不导电空间电荷运动形成的电流称为运流电流；（4）不随时间变化的电流是恒定电流，维持恒定电 流的电场称为恒定电场。,3,4,5,6,7,8,9,10,11,2.电流密度与电场强度的关系,金属导体=自由电子(-

2、)+晶格点阵(+),要与静电场中导体内电场为0区别理解。,在金属导体中，正离子点阵之间充满自由电子，正离子只能围绕各自点阵振动。自由电子做定向运动时会受到正离子点阵的阻碍。因此，要维持自由电子的规则运动形成传导电流，必须有电场力作用于自由电子，以克服其在运动中受到的阻力。也就是说，要维持恒定电流，导电媒质中必须有电场强度。,电场强度也是恒定电场的基本场矢量。,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,例2 球形电容器的内外半径分别为R 1=5cm，R 2=10cm，加有电压U=100V。电容器内有两

3、层均匀介质，其分界面也是同心球面，半径R0=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,解：,35,36,例 一个由两层媒质构成的平行板电容器如图 所示。两层媒质的电容率和电导率分别为、和、，厚度分别为d1和d2，极板面积为S。当外加电压V0时，求通过电容器的漏电流和两媒质分界面上的自由电荷密度。,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,2、媒质分界面附近恒定电场分布图,（1）在垂直于电场强度的分界面上，从电导率小的媒质到电导率大的媒质，电场强度的法向分量由大到小。（2）在平行于电场强度的分界面上，电场强度（只有切向分量

4、）连续。,媒质分界面附近电场强度,正方形内媒质的电导率是其外部媒质电导率的2倍。,53,（1）在垂直于电流密度的分界面上电流密度连续。（2）在平行于电场强度的分界面上，分界面两侧电导率大的媒质中电流密度切向分量较大。,媒质分界面附近电流密度,54,55,56,57,58,59,60,导体与理想介质分界面,61,导体与理想介质分界面,电场切向分量不为零，导体非等位体，导体表面非等位面。,62,若（理想导体），导体内部电场为零，电流分布在导体表面，导体不损耗能量。,在边界面导体一侧：,导体与理想介质分界面,63,载流导体表面的电场,导体周围介质中的电场：,64,3-6 垂直,3-7 水平,65,66,67,68,69,70,3、接地体附近跨步电压,接地电流流入大地后，在地面形成电位分布。在接地体附近地面，人的两脚之间有电位差，这一点位差称为跨步电压。跨步电压超过允许值的区域称为危险区。,例如，电线断了落在地上，如果人处于危险区时，如何自救？,71,恒定电场（Ee=0处)与静电场（=0）的情况比较,72,73,第三章总结：,1、体电流密度的定义式,2、电流密度与电场强度的关系,3、电源中电场强度的表达式,4、电荷守恒原理的表达式,5、导电媒质分界面衔接条件的标量表达式,6、恒定电场边界条件的分类,本章作业：31 36 3738,