電磁場(chǎng)ppt課件12-準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)渦流平面電磁波.ppt

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1、電磁場(chǎng)歡迎學(xué)習(xí)四川大學(xué)電氣信息學(xué)院電工電子基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心麥克斯韋方程組輔助方程：電磁能流密度：各種宏觀電磁現(xiàn)象都可用特定條件下的麥?zhǔn)戏匠探M描述。洛倫茲力：5.1.1電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)EQS電場(chǎng)的有散源無(wú)旋性與靜電場(chǎng)相同，稱為電準(zhǔn)靜態(tài)EQS。用洛侖茲規(guī)范，化簡(jiǎn)得到泊松方程第五章準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)若磁場(chǎng)隨時(shí)間變化很緩慢，即感應(yīng)電場(chǎng)遠(yuǎn)小于庫(kù)侖電場(chǎng)，忽略感應(yīng)項(xiàng)的作用，即麥?zhǔn)戏匠蹋阂话愕皖l交流電情況下，平板電容器中的電磁場(chǎng)屬于電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)。若位移電流遠(yuǎn)小于傳導(dǎo)電流，忽略感應(yīng)項(xiàng)的作用，即磁場(chǎng)的有旋無(wú)源性與恒定磁場(chǎng)相同，稱為磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)（MQS）。5.1.2磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)MQS用庫(kù)侖規(guī)范，化簡(jiǎn)整理得到麥?zhǔn)?/p>

2、方程：通常把導(dǎo)體中的磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)叫做渦流場(chǎng)，上述即渦流場(chǎng)方程。一般工頻交流電器(尺寸遠(yuǎn)小于電磁波的波長(zhǎng))中的電磁場(chǎng)問題都屬于磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)或渦流場(chǎng)問題。條件：場(chǎng)與源近似具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，忽略推遲效應(yīng)。準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)?電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)——Electroquasitatic簡(jiǎn)寫EQS磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)——Magnetoquasistatic簡(jiǎn)寫MQS?任意兩種場(chǎng)之間的空間尺度和時(shí)間尺度沒有絕對(duì)的分界線。工程應(yīng)用（電氣設(shè)備及其運(yùn)行、生物電磁場(chǎng)等）。電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)（低頻）時(shí)變電磁場(chǎng)磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)具有靜態(tài)電磁場(chǎng)的特點(diǎn)動(dòng)態(tài)場(chǎng)（高頻）似穩(wěn)場(chǎng)（忽略推遲效應(yīng)）電磁波5.4集膚效應(yīng)當(dāng)交變電流流過導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線周圍變

3、化的磁場(chǎng)也要在導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流疊加，從而使沿導(dǎo)線截面的電流分布不均勻。尤其當(dāng)電流頻率較高時(shí)，此電流幾乎是在導(dǎo)線表面附近的一薄層中流動(dòng)，這就是所謂的集膚效應(yīng)現(xiàn)象。集膚效應(yīng)-電流擴(kuò)散方程在磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)MQS中，導(dǎo)體中的位移電流遠(yuǎn)小于傳導(dǎo)電流，忽略。正弦穩(wěn)態(tài)情況在正弦穩(wěn)態(tài)下，電流密度滿足擴(kuò)散方程。式中設(shè)半無(wú)限大導(dǎo)體中，電流沿y軸流動(dòng)，則有通解半無(wú)限大導(dǎo)體中集膚效應(yīng)由當(dāng)有限，故則通解由電流密度、電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的振幅沿導(dǎo)體的縱深都按指數(shù)規(guī)律衰減，而且相位也隨之改變。稱為透入深度（skindepth）或集膚深度其大小反映電磁場(chǎng)衰減的快慢。當(dāng)x=x0時(shí)，當(dāng)x=x0+d時(shí)，d表

4、示電磁場(chǎng)衰減到原來(lái)值的36.8%所經(jīng)過的距離。透入深度定義：當(dāng)交變電流流過導(dǎo)體時(shí)，靠近導(dǎo)體表面處電流密度大，愈深入內(nèi)部愈小。當(dāng)交變電流頻率很高時(shí)，電流幾乎只在導(dǎo)體表面一層薄膜中流動(dòng)，這種場(chǎng)量主要集中在導(dǎo)體表面附近的現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。5.7.1鄰近效應(yīng)靠近的導(dǎo)體通交變電流時(shí)，所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)相互影響，稱為鄰近效應(yīng)。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(huì)使導(dǎo)體的電流分布更不均勻。兩根導(dǎo)線之間的鄰近效應(yīng)兩根交流匯流排的鄰近效應(yīng)5.5.1渦流（EddyCurrent）當(dāng)導(dǎo)體置于交變的磁場(chǎng)中，與磁場(chǎng)正交的區(qū)域產(chǎn)生閉合的感應(yīng)電流，即渦旋電流流，簡(jiǎn)稱渦流。工

5、程應(yīng)用：電磁爐、變壓器電機(jī)鐵心疊片等。渦流5.5渦流及其損耗熱效應(yīng)渦流是自由電子的定向運(yùn)動(dòng)，與傳導(dǎo)電流有相同的熱效應(yīng)。去磁效應(yīng)渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)反抗原磁場(chǎng)的變化。工程應(yīng)用：電磁閘。渦流方程在磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)MQS中，導(dǎo)體中的位移電流遠(yuǎn)小于傳導(dǎo)電流，忽略。正弦穩(wěn)態(tài)情況渦流方程5.5.2渦流場(chǎng)分布（EddyFieldDistribution）以變壓器鐵芯疊片為例，研究渦流場(chǎng)分布。假設(shè)：，場(chǎng)量?jī)H是x的函數(shù)；，故E,J分布在x0y平面，且僅有y分量；磁場(chǎng)呈y軸對(duì)稱，且x=0時(shí)，。變壓器鐵芯疊片薄導(dǎo)電平板的簡(jiǎn)化物理模型在MQS場(chǎng)中，磁場(chǎng)滿足渦流場(chǎng)方程（擴(kuò)散方程）薄導(dǎo)電平板解方程得到利用得：式

6、中結(jié)論:模值分布曲線和的幅值分別為去磁效應(yīng)，薄板中心處磁場(chǎng)最??；集膚效應(yīng)，電流密度奇對(duì)稱，表面密度大。渦流損耗：當(dāng)頻率較低時(shí)：μJeJsv含有運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的渦流問題5.7.2電磁兼容EMC簡(jiǎn)介什么是電磁兼容？電氣元件、電子線路、設(shè)備以及系統(tǒng)相互不影響，從電磁的角度說，具有相容狀態(tài)，即電磁干擾與抗電磁干擾問題。含義有兩個(gè)方面：EMIandEMS1.電設(shè)備作為發(fā)射裝置，不引起非正常的電磁泄露。2.電設(shè)備本身的工作狀態(tài)不受外部電磁干擾或具有抗干擾能力?？闺姶鸥蓴_的兩個(gè)主要措施：接地、電磁屏蔽。接地在金屬體與大地之間建立低阻抗電路。如設(shè)備外殼接地，建筑體安裝避雷針等，使雷電、過電流、

7、漏電流等直接引入大地。系統(tǒng)內(nèi)部帶電體接參考點(diǎn)（不一定與大地相連）。如每一樓層的參考點(diǎn)，儀器的“機(jī)殼接地”、高壓帶電操作等。以保證設(shè)備、系統(tǒng)內(nèi)部的電磁兼容。1.保護(hù)接地2.工作接地磁屏蔽在低頻或恒定磁場(chǎng)中，利用磁通總是走磁阻小的路徑的原理，采用有一定厚度的鐵磁材料。電磁屏蔽用于減弱由某些源產(chǎn)生的某個(gè)區(qū)域內(nèi)（不包含這些源）的電磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。電屏蔽在任何頻率下，利用電力線總是走電阻小的路徑的原理，采用金屬屏蔽材料，且接地。靜電屏蔽渦流屏蔽第六章電磁波動(dòng)方程及均勻平面波6.1.1電磁波動(dòng)方程（ElectromagneticWaveEqu