第三章恒定电流及其电场.ppt

传导电流产生的焦耳热热功率密度ρ=σ2E运流电流可以产生焦耳热吗？不能，因为运流电流中的电场力做的功转化为了电荷的动能，而传导电流转化为了热能。*第三章恒定电流及其电场恒定电流（直流电）可以输送高压电吗？与交流电相比哪种输电方式好？从山西长治到湖北荆门，一条“电力高速公路”正在加紧建设。蒙定中说，1000千伏交流的输电经济性不如直流输电，同等输电容量下，输电距离为1000公里时，1000千伏交流的投资约为直流的1．5倍，2000公里时则为2倍。至于环境影响，交、直流线路的噪音基本相同，但直流线路对人体的影响极小。

周浩不否认直流特高压输电的经济性。不过，他认为由于直流输电通常只能实现点对点的输送，就像直达快车一样，从而不利于沿途地区的用电。而交流特高压联网以后，电力传输和交换十分灵活，可以结合中途落点向沿途地区供电，还可发挥区域负荷错峰的作用等。因此，“1000千伏交流可以定位于全国网架建设和跨大区送电，而正负800千伏直流定位于大区、省网之间的互联，二者各有各的用处，可以相辅相成、互为补充”。——摘自2006年10月的一篇新闻稿

讨论：位移电流可以是恒定电流吗？电流是标量，但是有方向之分，用正负号区分。电流强度的定义：单位时间内通过导体任一横截面的电量二、基本方程和边界条件静电场：静止电荷产生的场，电荷位置静止且不随时间变化。恒定电流：电流不随时间变化即运动电荷分布不随时间变化。恒定电（流）场：恒定电流产生的场（恒定电流密度的场或恒定电场强度的场）。第3章恒定电流及其电场§3-1恒定电场的基本方程和边界条件——为什么总是要讨论基本方程和边界条件呢？因为这门课的出发点和重点就是“场”！一、基本概念基本方程由麦氏方程和电流连续性方程，考虑不随时间变化，可得：微分形式：积分形式：(3-1-2)2.边界条件采用推导静电场边界条件的方法，可得恒定电场的边界条件：矢量形式：标量形式：(3-1-5)物理解释：电流密度的法向分量在边界上连续，恒定电场的切向分量在边界上连续。根据上面的公式还可以得到电流密度切向分量和恒定电场法向分量的边界条件：若，只要，则总是很小。注：在分界面上，电力线、磁力线和电流线分别与?、?和?很大的媒质表面垂直。(ε2ε1,μ2μ1,σ2σ1)§3-2恒定电流场和静电场的相似性、恒定电流场的位函数及其边界条件恒定电流场电场强度旋度为零，因此与静电场一样，可用标量位函数?的梯度表示(3-2-1)，可得：由(3-2-2)根据(3-1-2)式、(3-2-1)式和可得：导电媒质中的恒定电场与电介质中静电场具有相同的数学形式。静电场中的?，，?，与恒定电流场中的?，，，是一一对应的。如表所示。讨论:1.当时，。说明界面上无电荷堆积。2.若媒质2是良导体，即，则。二、两种场的相似性静电比拟法：只要把与，与?互相置换，就可以把一种场变成另一种场，从一种场的解得到另一种场的解。静电场中两个导体之间电容的计算：恒定电场中两个导体之间电导的计算（如图3-3-1所示）：由以上两式可知:若求得了静电场问题的电容C，只要将?换成，便可得到相同边界下恒定电场问题中的电导G。电容C和电导G之间的关系：恒定电流场与静电场的对应关系：???，??，???，，q?I,C?G应用静电比拟法的条件：如果两导体之间由和两种导电媒质填充，则与之比拟的静电场问题是：两导体之间由介电常数分别为和的两种介质填充；除了界面的几何形状相同外，还有。例3-2-1参看图3-2-1。半径分别为r=a和r=b的两个同心球壳均由良导体所制成，可近似把良导体看成是电导率为无限大的理想导体。内外球壳间填充媒质的电导率为?，在两球壳之间施加的直流电压为U0，外球壳接地。试求：媒质中的电流密度矢量、电位函数?和两球壳之间的电导。1．直接法：假设在以两球壳公共球心O为球心、半径为r的球面?上通过的电流为I，则该球面?上的电流密度矢量、电场强度矢量的关系为：解：用直接