当前课程知识点:电动力学(上) > 第二章 静电场和稳恒电流的电磁场 > 2.8 稳恒电流的电场 > 例1
这个就是我们现在
把这个问题里面的方程
基本都列下来了
我们下面说一下一般的情况
假定这是一个导电的介质
这个电导率是γ1
然后它被放在
另外一个导电的介质外面
包在外面是γ2第二种
然后这有两个电极
中间通过一个电池
相当于这是电池的一端
正极这是负极
我们的电极我们是取成
是所谓的理想导体
我们要求这个电极外面
这个γ1里面
和γ2区域里面的电场
基本上这是一个
我们通常的来去
求这个稳恒电流的电场里面
一个典型的问题
在这里面
在第一个区里面
和第二个区里面的电场叫E1
第二个叫E2
都是旋度为零静电场
然后在第一个区里面
和第二个区里面
这个区里面的电场
是没有非静电力的
非静电力是实际上
是缩在电极里面
通过电极的连线在电池里面
所以在第一个区
和第二个区里面的
原来的替代的非静电力都等于零
按我们刚才的这个关系式
这边就是等于零
所以就是这个方程
这是替代了原来的
D1的散度和D2的散度等于零
在边界上
这个方程换到边界上
大家还记得
如果是D的散度是等于零
它的边界上的那个法向
对应的边界条件就是D1n等于D2n
现在把D换成这个量
就换成
所以它就是它的法向上的分量
γ1乘上第一个区的
边界上的这个电场的法向分量
等于第二个区的γ2
乘上它的法向分量
这个式子
实际上这个式子是什么
因为这个乘上它
按欧姆定律正好是电流流过的
就是垂直通过去
如果是切向的那个电流
是通不过那个界面的
通过界面的就是它的法向的
所以这是说
实际上是电流连续条件
就是你多少电量单位时间过去
我是介质这边介质那边
都是一样的 对不对
这是在界面上不累积电荷
就是说如果说它流过去以后
流过去的不一样
它就在界面上要累积
那界面上的电荷
就会随着时间变化
那就不是一个
我们说的不随时间变化的系统
如果是连续的过去
单位时间这么多进来
那就单位时间这么多出去
所以这个就是
实际上是电流连续的条件
还有一个
就是对应于旋度等于零的
就是电场的切向连续
所以在这个里面用的方程
里面的方程边界条件
就是这两个界面上的
边界条件就是这两个
然后这里面的方程
两个中间体积的方程就是这些
从这个里面看
这个γ1γ2就起到
原来我们前面几节讨论的
静电场的绝缘介质里面的
就是起的是ε1ε2的这个作用
对应的无论是边界条件还是方程
就起的ε1ε2的作用
它告诉我们
如果是电场的旋度等于零
我们就可以引入电势对不对
E等于负的梯度Φ
把这个电势引进来
这两个方程就恒满足了
这两个方程就变成是这个样
这两个方程就写的就是
如果是均匀的
这个就拿掉了
就是1的 第一个的散度
那就是拉普拉斯方程
对这个电势
第二个区的
第一个区的第二个区的
拉普拉斯方程
那么这个式子
就变成电势是连续的条件
我们说只要界面上
原来是说没有偶极层的情况
就是电势是连续的 是这样
然后还要有
这是在这个界面上和在这个中间
还有电极上
还有无穷远的这么一个体系
在电极上我们电极是认为
也是导体也是导电的
但是电极
我们通常选的是理想导体
就是它的电导率是无穷大
电导率无穷大什么意思
这个电极还不是电池里面
是电池的外面的头
所以在电极上
这个E'也是等于零
这个欧姆定律还是这个样子
这个是无穷大
我们要求它的电流是有限
那它只有这个电场是等于零
所以在电极上
这个里面
这个电场强度是等于零的
就跟我们前面讨论的
说静电的时候
导体
实际上前面讨论都是理想导体
理想导体的时候
里面的电场是为零
因为电场不为零
说那个电荷老在运动
现在我们是说
这个导体里电荷可以运动
但是是要维持一个稳恒的运动
一直在有
但是在电极里面
因为电导率是无穷大
你要保证电流是有限的话
电场必须是零
所以在这里面电极上电场为零
那它就是一个等势体
就跟我们以前说的那个导体一样
所以这两个电极是等势体
这两个等势体
你要么去选第一类边界条件
就是知道它的电势分别的电势
这是第一类
要么是我们说导体
要么就知道它的通量
电荷 包含的总电量
因为这是电极
电荷从这边流进来从那边流出来
所以我们习惯一种
是像第一类边界条件
就是一个选成是电势是零
一个是反正知道一个电压差
就是正极和负极的电压差
这是第一类边界条件
这是把两个的
绝对的电势都知道了
这个只知道电压差
还少一个参数
就是它们的电荷
一个是流进来一个是流出去
一个是差一个负号
反正是知道通常选
这两个选一个条件
然后无穷远
同样电势还是自然边界条件
这个就是电势是r分之一
电场强度是r平方分之一
我们就说由这个方程 里面的方程
这两个介质交界面的边界条件
还有电极的边界条件
然后加上无穷远自然边界条件
这里面的解就可以
原则上就可以定下来
实际上唯一性定理就可以
就说它的解是
电场强度解是唯一的
算出来的电场强度
你再代到原来的电势
就可以把这个导体上
各处的电荷分布
还有这个界面上的电荷分布
这都可以通过这些方程
边界条件就可以倒推出来的
这个不是真的去算这个题
只是说把这个题的方程
应该怎么列
每个地方该怎么考虑
都给列出来了
这个形状也是任意的
当然你说解析的解
只有在这些形状很特殊的情况
我们才能解析的解
-概论
--video
-四个问题
--四个问题
-教学大纲
--Video
-绪论作业
--绪论作业
-0.1 矢量分析
--矢量的直观定义
--矢量间的点乘
--矢量间的叉乘
--三角形的边与角
--空间转动与矢量
-0.2 场论
--场的定义
--场的微分性质
--梯度的线积分
--散度的体积分
--旋度的面积分
-0.3 δ函数
--一维空间δ函数
--三维空间δ函数
-0.4 曲线坐标
--柱坐标
--球坐标
-0.5 亥姆霍兹定理
--亥姆霍兹定理
-第零章 数学准备--0.6第零章作业
-1.1 电磁相互作用的源和场与真空中的基本实验定律
--电磁相互作用的源
--电磁相互作用的场
-1.2 真空中电磁相互作用的场方程
-1.3介质中电磁相互作用的场方程
--物质的电磁性质
--电磁场的边值关系
-1.4电磁相互作用能量动量的转化与守恒
--动量转化与守恒
--电磁能量传输
--张量力与辐射压力
-第一章 电磁现象的普遍规律--1.5第一章作业
-2.1 静电势及其微分方程
--非极值定理
-2.2 唯一性定理及其应用
--静电唯一性定理
-2.3 拉普拉斯方程-分离变量法
--齐次与非齐次方程
--球坐标,柱坐标
--球坐标例1
--柱坐标例1
--球坐标例2
-2.4 镜像法
--基本思想
--例1、2、3
--例4
--例5
-2.5 保角变换
--二维场论
--二维拉普拉斯方程
--例子
-2.6 格林函数
--一般情况
--边值问题
--例子
-2.7 静电场的能量
--静电场的能量
--相互作用能
--汤姆森定理
-2.8 稳恒电流的电场
--恒定电流的电场
--例1
--例2
-2.9 稳恒电流的磁场
--矢量势及其方程
-2.10 磁场问题的一般解法
--无传导电流无剩磁
--无传导电流有剩磁
--有传导电流
--磁镜像法
-2.11 多极展开
--一般讨论
-第二章 静电场和稳恒电流的电磁场--2.12第二章作业
