工程电磁场静电场课件

2024-07-13 14:00:00  阅读 10 次 评论 0 条
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在电场作用下,自由电荷可以在导体内部自由运动;运动结束时,到达静电平衡状态。达到静电平衡后:导体是等位体,导体表面为等位面;电场强度垂直于导体表面;电荷分布在导体表面。

同轴电缆的电场应该是什么样?图同轴电缆

电介质中的电荷不能自由运动,仅能在分子范围内,因此称为束缚电荷;一类是非极性分子,正负束缚电荷重心重合;另一类是极性分子,正负束缚电荷重心偏移;

电介质在外电场作用下发生极化,形成有向排列;发生两种极化:位移极化和旋转极化;无极性分子有极性分子图电介质的极化

电偶极子:两个距离很近的等量异号电荷组成的整体;电介质内部和表面产生极化电荷;极化电荷与自由电荷都是产生电场的源。

极化的电介质可视为体分布的电偶极子,因此引起的附加电场可视为电偶极子引起的电场的叠加。设两电荷的电量分别为+q和-q,从负电荷到正电荷的距离矢量为定义“电偶极距”用p表示,且电偶极距p=qd

极化强度P

2实验结果表明,在各向同性、线性、均匀介质中

极化强度与极化电荷的关系极化强度P是电偶极矩体密度,单个电偶极子产生的电位体积V内电偶极子产生的电位

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简单情况:真空中的高斯定律

说明静电场是有源(散)场,电荷是电场的通量源。

高斯定律的积分形式(一般形式)

—相对介电常数,无量纲量。—介电常数F/m

高斯定律的在真空中的情况高斯定律的一般形式

例1.2.1平板电容器中有一块介质,画出D、E和P线分布。图D、E与P三者之间的关系D线由正的自由电荷出发,终止于负的自由电荷;P线由负的极化电荷出发,终止于正的极化电荷。

高斯定律适用于任何情况,但仅具有一定对称性的场才有解析解。。a)分析场分布的对称性,判断能否用高斯定律求解。b)选择适当的闭合面作为高斯面,场点在高斯d)使中的D可作为常数提出积分号

例1.2.3试求电荷线密度为的无限长均匀带电体的电场。解:分析场分布,取圆柱坐标系由图无限长均匀带电体

静电场是有源(散)无旋场,静止电荷是静电场的源。

能否根据矢量场的散度判断该场是否静电场?

1.3.2分界面上的衔接条件(物质突变,微分形式方程不适用)

1.E的衔接条件)。E的切向分量连续。

)。当分量连续。时,D的法向

12

分界面介质侧E2t=0,那么E=0?

说明(1)导体表面是等位面,E线与导体表面垂直;(2)导体表面上任一点的D等于该点的。

平板电容器中有一块介质,画出D、E和P线分布。图D、E与P三者之间的关系D线由正的自由电荷出发,终止于负的自由电荷;P线由负的极化电荷出发,终止于正的极化电荷。

图(b)E相等(电压相等)??

1.4静电场边值问题、惟一性定理(适用更复杂的情况)1.4.1泊松方程与拉普拉斯方程—拉普拉斯算子

答案:(C)

1.4.2静电场边值问题(积分问题,必然产生待定常数)边界条件自然边界条件有限值

场域边界条件2)第二类边界条件(诺依曼条件Neumann)已知边界上电位的法向导数已知边界上电位及电位法向导数的线性组合

分离变量法镜像法、电轴法微分方程法积分方程法

图缆心为正方形的同轴电缆

惟一性定理:在静电场中,满足给定边界条件的电位微分方程的解是惟一的。对象?为新方法的解题结果正确性提供理论依据



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