第五章(修改)準靜態(tài)電磁場.ppt

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1、第五章準靜態(tài)電磁場第5章準靜態(tài)電磁場電準靜態(tài)場準靜態(tài)場（低頻）時變電磁場磁準靜態(tài)場具有靜態(tài)電磁場的特點動態(tài)場（高頻）似穩(wěn)場（忽略推遲效應(yīng)）電磁波?電準靜態(tài)場——Electroquasistatic簡寫EQS磁準靜態(tài)場——Magnetoquasistatic簡寫MQS?任意兩種場之間的空間尺度和時間尺度沒有絕對的分界線。電準靜態(tài)場特點：電場的有源無旋性與靜電場相同，稱為電準靜態(tài)場（EQS）。低頻時，忽略二次源的作用，即電磁場基本方程為5.1電準靜態(tài)場和磁準靜態(tài)場用洛侖茲規(guī)范，得到動態(tài)位滿足的微分方程低頻時，忽略二次源的作用，即，電磁場基本方程為磁準靜態(tài)場特點：

2、磁場的有旋無源性與恒定磁場相同，稱為磁準靜態(tài)場（MQS）。用庫侖規(guī)范，得到動態(tài)位滿足的微分方程·滿足泊松方程，說明EQS和MQS忽略了滯后效應(yīng)和波動性，屬于似穩(wěn)場?！QS和MQS場中，同時存在著電場與磁場，兩者相互依存。EQS與MQS的共性與個性·EQS場的電場與靜電場滿足相同的基本方程，在任一時刻t，兩種電場的分布一致，解題方法相同。EQS的磁場按計算?！QS的磁場與恒定磁場滿足相同的基本方程，在任一時刻t，兩種磁場的分布一致，解題方法相同，MQS的電場按計算?！ぴ趦煞N場中滿足相同的微分方程，描述不相同的場，為什么？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磁準靜態(tài)場與集總電路在MQS場中，即集總電路的基爾霍夫電流定律圖5.2.1結(jié)點電流即故有即集總電路的基爾霍夫電壓定律5.3電準靜態(tài)場與電荷馳豫導(dǎo)體中，自由電荷體密度隨時間衰減的過程稱為電荷馳豫。5.3.1電荷在均勻?qū)w中的馳豫過程說明導(dǎo)電媒質(zhì)在充電瞬間，以體密度分布的電荷隨時間迅速衰減。EQS場中，導(dǎo)體媒質(zhì)內(nèi)的電位滿足特解之一為說明在EQS場中，導(dǎo)電媒質(zhì)中自由電荷體密度產(chǎn)生的電位很快衰減至零。設(shè)導(dǎo)電媒質(zhì)均勻，且各向同性，在EQS場中通解為式中為時的電荷分布，(馳豫時間)，5.3.2電荷在分片均勻?qū)w中的馳豫

4、過程結(jié)論：當導(dǎo)電媒質(zhì)通電時，電荷的馳豫過程導(dǎo)致分界面有積累的面電荷。分界面上和根據(jù)有當時，有即解EQS：分界面銜接條件解方程，得面電荷密度為圖5.3.1導(dǎo)體分界面例5.3.1研究雙層有損介質(zhì)平板電容器接至直流電壓源的過渡過程，寫出分界面上面電荷密度的表達式。圖5.3.2雙層有損介質(zhì)的平板電容器5.4集膚效應(yīng)與鄰近效應(yīng)在正弦電磁場中，，滿足的材料稱為良導(dǎo)體，良導(dǎo)體中可以忽略位移電流，場為MQS：和5.4.1集膚效應(yīng)在導(dǎo)體中，MQS場中同時存在自由電流和感應(yīng)電流。靠近軸線處，場量減小；靠近表面處，場量增加，稱為集膚效應(yīng)（skineffect)。以半無限大導(dǎo)體為例

5、，電流沿y軸流動，求得：半無限大導(dǎo)體中的電流Jy的分布·令稱為透入深度，d的大小反映電磁場衰減的快慢。d表示電磁場衰減到原來值的36.8%所經(jīng)過的距離透入深度當材料確定后，衰減快電流不均勻分布。式中5.4.2鄰近效應(yīng)相互靠近的導(dǎo)體通有交變電流時,會受到鄰近導(dǎo)體的影響，這種現(xiàn)象稱為鄰近效應(yīng)（Proximateeffect）。頻率越高，導(dǎo)體靠得越近，鄰近效應(yīng)愈顯著。鄰近效應(yīng)與集膚效應(yīng)共存，它會使導(dǎo)體的電流分布更不均勻。單根交流匯流排的電流集膚效應(yīng)兩根交流匯流排的鄰近效應(yīng)5.5渦流及其損耗5.5.1渦流當導(dǎo)體置于交變的磁場中，與磁場正交的曲面上將產(chǎn)生閉合的感應(yīng)電流

6、，即渦流(eddycurrent)。其特點：·熱效應(yīng)渦流是自由電子的定向運動，有與傳導(dǎo)電流相同的熱效應(yīng)?！とゴ判?yīng)，渦流產(chǎn)生的磁場反對原磁場的變化。工程應(yīng)用：疊片鐵芯（電機、變壓器、電抗器等）、電磁屏蔽、電磁爐等。渦流5.6導(dǎo)體的交流內(nèi)阻抗例5.6.1計算圓柱導(dǎo)體的交流參數(shù)（設(shè)透入深度）安培環(huán)路定律根據(jù)有交流參數(shù)其中直流或低頻交流電流均勻分布高頻交流集膚、去磁效應(yīng)，電流不均勻分布在MQS場中，設(shè)解，無反射，電流不均勻分布圖5.6.1圓柱導(dǎo)體·交流電阻R隨的增加而增大由于，故，且隨的增加而增大，集膚效應(yīng)的結(jié)果。·自感L隨的增加而減小由于,故，且隨的增加而減小，

7、去磁效應(yīng)的結(jié)果。5.7電磁兼容簡介電磁兼容是在有限空間、時間、頻譜資源條件下，各種用電設(shè)備（生物）可以共存，不致于引起降級的一門科學(xué)。即電磁干擾與抗電磁干擾問題。自然干擾源雷電、太陽黑子、磁暴、沙暴、地球磁場等電磁干擾源電力傳輸系統(tǒng)高壓傳輸線絕緣子的電暈放電；高壓傳輸線中電流與電壓的諧波分量；高壓傳輸線之間的鄰近效應(yīng)；電氣化鐵道、有軌無軌電車上的受電弓與電網(wǎng)線間的放電和電力電子器件整流后的電流諧波分量（0.1~150kHz）；氣體放電燈熒光燈、高壓汞燈、放電管等產(chǎn)生的放電噪音；靜電放電身著化纖衣物、腳穿與地絕緣的鞋子的人運動時，會積通信系統(tǒng)各種無線電廣播、電

8、視臺、雷達站、通信設(shè)備等工作時，都要輻射強能量的電磁