《电磁场》课程教学课件（PPT讲稿，电磁场与电磁波）第二章 恒定电场

恒定电场 第二章恒定电场 Steady Electric Field 重点： 1.电流密度的概念 2.恒定电场的基本方程、边界条件 3.恒定电场的基本计算方法 4.电导和接地电阻 下页

第 二 章 恒定电场 第二章 恒定电场 下 页 4. 电导和接地电阻 3. 恒定电场的基本计算方法 ⚫ 重点： 2. 恒定电场的基本方程、边界条件 Steady Electric Field 1. 电流密度的概念

恒定电场 2.0引言 Introduction 1.恒定电场 自由电荷在电场作用下做宏观定向运动形成电流 ,通有电流的导电媒质中的场称为电流场，当空间 各点的电流密度不随时间而变时就是恒定电流场， 简称恒定电场。 超导体或 2.导电媒质中的恒定电场 理想导体 导电媒质→y=二≠0S/m Y=0 理想介质 上页 下页

第 二 章 恒定电场 自由电荷在电场作用下做宏观定向运动形成电流 ，通有电流的导电媒质中的场称为电流场，当空间 各点的电流密度不随时间而变时就是恒定电流场， 简称恒定电场。 Introduction 2.0 引言 上 页 下 页 1.恒定电场 2.导电媒质中的恒定电场 导电媒质 S m 1 =  0 /    → 超导体或 理想导体  = 0 理想介质

恒定电场 恒定电场与静电场不同之处 ① 有推动自由电荷运动的电场存在，说明E不仅存在于 介质中而且存在于导体中； ② 电流恒定说明流走的自由电子被新的自由电子补充，空 间电荷密度处于动态平衡，因而场分布不同于静电场； 静电场 恒定电场 上页下页

第 二 章 恒定电场 上 页 下 页 ① 有推动自由电荷运动的电场存在，说明E不仅存在于 介质中而且存在于导体中； 恒定电场与静电场不同之处 ② 电流恒定说明流走的自由电子被新的自由电子补充，空 间电荷密度处于动态平衡，因而场分布不同于静电场； + - U 静电场 + - U Et En 恒定电场

恒定电场 导线端面电荷 导线侧面电荷 所有电荷引起 引起的电场 引起的电场 的电场叠加 ③ 导体不是等位体： ④导体媒质内外伴随有磁场和温度场。 3.导电媒质周围介质中的恒定电场 介质中的恒定电场是导电媒质中动态平衡电荷所 产生的恒定场，与静电场的分布相同。 上页 「下页

第 二 章 恒定电场 上 页 下 页 ③ 导体不是等位体； + + + - - - + + + - - - + + + - - - ④ 导体媒质内外伴随有磁场和温度场。 导线端面电荷 引起的电场 导线侧面电荷 引起的电场 所有电荷引起 的电场叠加 3.导电媒质周围介质中的恒定电场 介质中的恒定电场是导电媒质中动态平衡电荷所 产生的恒定场，与静电场的分布相同

恒定电场 淮意 本章主要讨论导电媒质中的恒定电场。 4.研究恒定电场的意义 ①进一步理解直流电路中的有关规律； ②解决绝缘电阻、接地电阻的计算等实际问题； ③为实验方法研究场的问题提供理论依据。 上页下页

第 二 章 恒定电场 上 页 下 页 ① 进一步理解直流电路中的有关规律； 4.研究恒定电场的意义 注意 本章主要讨论导电媒质中的恒定电场。 ② 解决绝缘电阻、接地电阻的计算等实际问题； ③ 为实验方法研究场的问题提供理论依据

恒定电场 2.1导电媒质中的电流 Current in Conductive Media 电流(Current) 定义：单位时间内通过某一横截面的电量。 传导电流 电子或离子在导电媒质中受电场作用而定 向运动形成的电流。 运流电流 带电粒子在真空或稀薄气体中定向运动形 成的电流，其运动受牛顿定律制约。 上页 下页

第 二 章 恒定电场 1. 电流 (Current) 定义：单位时间内通过某一横截面的电量。 2.1 导电媒质中的电流 Current in Conductive Media t q I d d = A 运流电流——带电粒子在真空或稀薄气体中定向 运动形 成的电流，其运动受牛顿定律制约。 上 页 下 页 传导电流——电子或离子在导电媒质中受电场作用而定 向运动形成的电流

恒定电场 2. 电流密度(Current Density) ①电流面密度J 体电荷以速度V运动形成的电流。 电流密度 J=pv A/m2 电流 I=[J.ds J线 电流面密度矢量 电流的计算 上页 下页

第 二 章 恒定电场 ① 电流面密度 J  =  s I J dS   电流 体电荷  以速度 v 运动形成的电流。 J v   =  2 电流密度 A m 2. 电流密度（Current Density) 上 页 下 页 电流面密度矢量 电流的计算

第 恒定电场 ②电流线密度K 面电荷在曲面上以速度V运动形成的电流 电流线密度 K=A/m 电流 I=∫en)d e,是垂直于dl,且通过dl与曲面相切的单位矢量 电流线密度及其通量 上页 下页

第 二 章 恒定电场 ② 电流线密度 K K v A m   = ( ) dl  =  l n I K e 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 电流线密度及其通量 上 页 下 页 电流线密度

第二 恒定电场 面电流的实例 媒质磁化后的表面磁化电流； 同轴电缆的外导体视为电流线密度分布； 高频时，因集肤效应，电流趋于导体表面分布。 ®元电流的概念 线电荷在曲线上以速度y运动形成的电流 媒质的滋化电流 上页下页

第 二 章 恒定电场 ③ 元电流的概念 dI = v 面电流的实例 媒质磁化后的表面磁化电流； 同轴电缆的外导体视为电流线密度分布； 高频时，因集肤效应，电流趋于导体表面分布。 上 页 下 页 媒质的磁化电流 线电荷  在曲线上以速度 v 运动形成的电流

恒定电场 3.欧姆定律的微分形式 欧姆定律→ 导体内流过的电流与导体两端的电压成正比。 U-RI I=GU 设小块导体，在线性情况下 △2 △S 1 d/ E.dl R ds J.ds J与E之关系 Ohm'sLaw微分形式 乡税明 ① J与E成正比，且方向一致。 ②上式也适用于非线性情况 上页 下页

第 二 章 恒定电场 3. 欧姆定律的微分形式 ① J 与 E 成正比，且方向一致。 E   J = 上 页 下 页 J 与 E 之关系 欧姆定律 导体内流过的电流与导体两端的电压成正比。 U =RI I =GU 设小块导体，在线性情况下 I U s l = = d 1 d R  J S E l d d   = Ohm’s Law 微分形式 说明 ② 上式也适用于非线性情况