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1、求无限长线电荷在真空中产生的电场。,解：取如图所示高斯面。,由高斯定律，有,分析：电场方向垂直圆柱面。电场大小只与r有关。,例,典型例题,解：1)取如图所示高斯面。,在球外区域：ra,分析：电场方向垂直于球面。电场大小只与r有关。,半径为a的球形带电体，电荷总量Q均匀分布在球体内。,求：（1）（2）（3）,在球内区域：ra,例,2）解为球坐标系下的表达形式。,3）,求半径为a的均匀圆面电荷在其轴线上产生的电位和电场强度,解：在面电荷上取一面元，如图所示。,例,半径为a的带电导体球，已知球体电位为U，求空间电位分布及电场强度分布。,解法一：导体球是等势体。,时：,例,时：,解法二：电荷均匀分布在
2、导体球上，呈点对称。,设导体球带电总量为Q，则可由高斯定理求得，在球外空间，电场强度为：,同轴线内导体半径为a，外导体半径为b。内外导体间充满介电常数分别为 和 的两种理想介质，分界面半径为c。已知外导体接地，内导体电压为U。求:(1)导体间的 和 分布；(2)同轴线单位长度的电容,分析：电场方向垂直于边界，由边界条件可知，在媒质两边 连续,解：设内导体单位长度带电量为,由高斯定律，可以求得两边媒质中，,例,球形电容器内导体半径为a，外球壳半径为b。其间充满介电常数为 和 的两种均匀媒质。设内导体带电荷为q，外球壳接地，求球壳间的电场和电位分布。,分析：电场平行于介质分界面，由边界条件可知，介
3、质两边 相等。,解：令电场强度为，由高斯定律,例,同轴线填充两种介质，结构如图所示。两种介质介电常数分别为 和，导电率分别为 和，设同轴线内外导体电压为U。求：(1)导体间的，；(2)分界面上自由电荷分布。,解：这是一个恒定电场边值问题。,设单位长度内从内导体流向外导体电流为I，,则：,由边界条件，边界两边电流连续。,例,由导电媒质内电场本构关系，可知媒质内电场为：,2）由边界条件：,在 面上：,在 面上：,在 面上：,平行双线，导线半径为a，导线轴线距离为D 求：平行双线单位长度的电容。（aD),解：设导线单位长度带电分别为 和，则易于求得，在P点处，,导线间电位差为：,例,计算同轴线内外导
4、体间单位长度电容。,解：设同轴线内外导体单位长度带电量分别为 和，则内外导体间电场分布为：,则内外导体间电位差为：,内外导体间电容为：,例,由边界条件知在边界两边 连续。,解：设同轴线内导体单位长度带电量为,同轴线内外导体半径分别为a,b，导体间部分填充介质，介质介电常数为，如图所示。已知内外导体间电压为U。,求：导体间单位长度内的电场能量。,例,两种方法求电场能量：,或应用导体系统能量求解公式,已知同轴线内外导体半径分别为a,b，导体间填充介质，介质介电常数为，导电率为。已知内外导体间电压为U。求：内外导体间的 1）;2）;3）;4）;5）;6）,分析：为恒定电场问题。电荷只存在于导体表面，
5、故可用静电场高斯定律求解。,解法一：应用高斯定理求解。,设内导体单位长度电量为 则,例,解法二：间接求解法,由于内外导体间不存在电荷分布，电位方程为,解法三：恒定电场方法求解,令由内导体流向外导体单位长度总电流强度为I，则,导体球壳，内径为b，外径为c，球壳球心为半径为a导体球，导体球带电量Q,中间充满两种介质，介电系数分别为1和2，介质分界面如图所示。求：（1）空间场分布E(r)；（2）空间电位分布；（3）极化电荷分布；（4）系统电场能量。,解：由边界条件知，连续。,（1）ra，该区域为导体空间，故：=0；,arb，由高斯定理有,例,Q,brc，该区域为导体空间，故：=0；,rc，,（2）求
6、电位分布。,rc，,arb，,ra,brc，为导体区域，等势体，电位等于外表面电位,（3）媒质为均匀媒质，其内部不存在极化电荷,r=a面上：,r=b面上：,（4）总电场能量为,解：根据安培环路定律,当ra时,当ra时,例题 半径为a的无限长直导体内通有电流I，计算空间磁场强度 分布,例题 内、外半径分别为a、b的无限长中空导体圆柱，导体内沿轴向有恒定的均匀传导电流，体电流密度为 导体磁导率为。求空间各点的磁感应强度,分析：电流均匀分布在导体截面上，呈轴对称分布。,解：根据安培环路定律,在ra区域：,在arb区域：,在rb区域：,所以，空间中的 分布为：,例 无限长线电流位于z轴，介质分界面为平
7、面，求空间的 分布和磁化电流分布。,分析：电流呈轴对称分布。可用安培环路定律求解。磁场方向沿 方向。,解：磁场方向与边界面相切，由边界条件知，在分界面两边，连续而 不连续。,由安培环路定律：,介质内磁化强度为：,磁介质内（z 0）的体磁化电流密度为：,磁介质表面（z=0）面磁化电流为：,在磁介质内的总磁化电流为(在=0的轴上沿z向流动)：,磁介质表面(z=0)从=0处发出沿径向流动的总磁化电流为：,例 如图，铁心磁环尺寸和横截面如图，已知铁心磁导率，磁环上绕有N匝线圈，通有电流I。求:(1)磁环中的，和。(2)若在铁心上开一小切口，计算磁环中的，和。,解：(1)由安培环路定律，在磁环内取闭合积
8、分回路，则可得,(2)开切口后，在切口位置为边界问题。在切口处，磁场垂直于边界面，由边界条件知在分界面上 连续，不连续。,由安培环路定律，在磁环内取闭合积分回路，则可得,由于铁心很细，可近似认为磁力线均匀分布在截面上。,例 求半径为a的无限长直导线单位长度内自感。,解：设导体内电流为I，则由安培环路定律,则导体内单位长度磁能为,试求：（1）磁场强度；（2）导体表面的电流密度。,解：（1）,例:在两导体平板（和）之间的空气中，已知电场强度,磁场的瞬时表达式为,处导体表面的电流密度为,（2）处导体表面的电流密度为,点电荷对电介质分界面的镜像,问题：点电荷位于两种电介质分界面上方h，求空间电位分布。,分析：在介质分界面上将存在极化面电荷，空间电位由极化面电荷和电荷q共同产生。,解决问题方法：镜像法，即用镜像电荷等效极化电荷作用。,解决问题过程：,1、求z0区域中的场,则媒质1内P点电位为：,2、求z0区域中的场,3、在z=0面上应用电位边界条件,
