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文档简介

2.5静电场的边界条件

边界条件(boundaryconditions)决定分界面两侧各场量变化关系的方程

本节要点电通量密度的法向分量电场强度的切向分量分界面上电场的方向电位函数的边界条件两种常用的媒质分界面1.电通量密度的法向分量分界面在两种理想电介质之间

分界面在理想电介质与导体之间(媒质2为导体)0hD1D2n在两种媒质的分界面上作一高度趋于零的高斯面at为分界面的切线方向,n为分界面的法线,s为有向闭合路径的法线方向,它们的关系为2.电场强度的切向分量0hE1E2nsat在两种媒质的分界面上作一宽度h趋于零、长度为

l的矩形讨论分界面为两种理想电介质时,分界面上电场的方向满足

一般情况下,在两种不同介质的分界面上,电场强度和电通量密度一定要改变方向;只有当

1或

2等于零时,分界面上的电场方向才不改变,象平行板、同轴线和同心球中的电场就是这种情况。[例2-4]

若玻璃的相对介电常数

r=7,绝缘强度为60kV/cm,空气的绝缘强度为30kV/cm,板间距离为d=0.5cm,当两极板间接电压为10kV时电容器是否会击穿?分别求出有介质填充区域和无填充区域中的电场强度,板上及分界面上的自由面电荷密度、束缚电荷密度电容器的电容量

平行板电容器的长和宽分别为a和b,板间距离为d,电容器的一半厚度用介电常数为的玻璃介质填充,另一半为空气,若板上外加电压为U0,求解:由边界条件[例2-4](续)两区域中的电场强度分别为

上极板(z=d)上自由电荷面密度

下极板(z=0)上自由电荷面密度

分界面上的自由电荷面密度为零

介质中的极化强度

[例2-4]续在z=d/2和z=0处介质上的束缚电荷面密度电容器的总电荷和电容

结论:介质中的电场强度小于真空中的电场强度,这是由于介质表面的束缚电荷产生的电场与外加电场相反所致,且介质填充后电容器的电容增大。介质[例2-4]续由于,所以玻璃介质不会被击穿。将和d=0.5cm及U0代入电场的表达式得可见,

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