五、准静态电磁场.ppt

第五章 准静态电磁场 §5-1 电准静态场和磁准静态场§5-2 磁准静态场与电路§5-3 电准静态场与电荷驰豫§5-4 集肤效应§5-5 涡流及其损耗§5-6 导体的交流内阻抗§5-7 邻近效应和电磁屏蔽基 本 内 容基本要求1.掌握电准静态场和磁准静态场的基本定义、判别条件及基本方程2.了解导体中的驰豫过程、分界面上的积累过程3.了解导体中电流流动、涡流和磁扩散过程4.定性说明集肤效应、邻近效应、电磁屏蔽5.了解交流内阻抗的概念§5-1 电准静态场和磁准静态场• 时变场中，一些场量（B、D）随时间变化，但变化的速 度很慢（可以忽略），可以按照静态场来处理这样的场 称为准静态场• 时变场中，感应（涡旋）电场Ei远小于库仑电场Ec时，或者说 很小时， 可以忽略• 这时一、电准静态场（EQS）• 电场方程同静电场• 位移电流产生磁场基本方程注意：各场量还是时间的函数• 当位移电流 可以忽略时二、磁准静态场（MQS）• 磁场方程同恒定磁场；而电场中仍有涡旋电场基本方程• 两种情况下可以忽略1）导体内2）理想介质中磁准静态场是交流电路的场理论基础 恒定电流场：§5-2 磁准静态场与电路• 基尔霍夫第一定律• 说明：电流是连续的闭合线 ，在回路中处处相等。

• 基尔霍夫第二定律• 说明：路是场的近似， 实际问题中采用场或路 的方法进行计算，需要 根据具体条件在如图所示回路中：§5-4 §5-4 集肤效应集肤效应导体内通过交变交变电流时，周围、内部产生交变的磁场， 而交变的磁场产生感应电场，使导体内部的电流分布不均， 在靠近导体表面处电流密度增加，而内部电密减小，高频时 更趋于只有表面有电流通过，这种现象称为集肤效应涡流方程涡流方程• 同理一、E、H和J的微分方程磁 准 静 态 场（磁扩散方程（磁扩散方程 ））二、集肤效应X>0区域是半无限大导体，内部 通有正弦变化的电流i，电流密度为 Jy(x)e ey,于是得：说明：J、E、H三个场量沿纵深方向（x轴）其振幅是 按指数规律衰减的，其相位也是衰减的,表面处的场强 最大,这就是集肤效应透入深度d：场量衰减到表面值的1/e时的距离透入深度d与材料材料性能与频率频率有关§ §5-55-5 涡流及其损耗涡流及其损耗大块导体中没有（传导）电流通过，但却处在变化磁场中 ，其表现又如何？ 一、涡流1.定义：位于交变磁场中的导体，在其内部产生与磁场交 链的感应电流，由于感应电流自成闭合回路，呈旋涡状流 动，故称为涡流。

2.特征：1）涡流与传导电流一样会产生损耗，具有热效应热效应2）涡流是感应电流能产生磁场，具有去磁作用去磁作用二、薄导电板中的涡流工频、音频（30～3kHz）变压器和交流电路的铁心通常由 相互绝缘的薄钢片叠成，以减小涡流损耗如图所示，厚度a很小（0.5mm），a<

二、邻近效应相互靠近的导体，受到本身及其它导体的电磁场的作用，使其场的分布不均匀，这种现象叫做邻近效应邻近效应中，导体间的对应面处场量相对较大三、电磁屏蔽在工程实践中，需要消除电磁场源的作用，这些装置称为电磁屏蔽一般来说，是利用涡流的消磁作用来屏障的，因此也称为涡流屏蔽屏蔽的厚度一般为3～6个透入深度d屏蔽的效能用屏蔽系数S来表示，S = E/E0电磁场的屏蔽往往只需屏蔽一个场量E或B。