注册暖通工程师公共基础课件——电子电工技术

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1、www.zhulong.com电场与磁场库仑定律静电场：相对观察者静止的电荷所产生的电场称作静电场点电荷：带电体的线度与带电体之间的距离小的多，以至其大小、形状和电荷分布对所研究的问题无关紧要，这样的带电体可看作点电荷。库仑定律：q单位：C（库仑），r：m，F：N为使由库仑定律导出的其他一些公式具有比较简单的形式，将k写为ε0称为真空介电参数，ε0=8.85×10－12C2.N－1.m－2应用库仑定律，注意：1．库仑力F总是沿两点电荷的连线。2．库仑定律仅适用于真空中的点电荷，一般带电体不能简单应用计算带电体之间静电力，将带电体视为多个电荷元组成，电荷元之间可使用库仑定律，再叠加

2、计算。例：氢原子电子与质子距离5.3×10-11m，电量q=1.60×10－9，电子与质子静电力例：两个点电荷在真空中相距7cm的作用力与它们在煤油中仙居5cm相等求煤油的相对介电系数ε油。高斯定律电场强度（场强）：电场中某点试验电荷q0所受的电场力F与q0之比为常数，与q0大小无关，该比值称为电场强度E，在量值上E=F/q0，方向就是正电荷在该点的受力方向。电场强度单位：N/C（牛/库）或V.m-1（伏/米）。AEAEBB电力线：电场中作一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向与该点场强方向一致，称为电力线。场强与电力线关系：电场中任一点场强大小，在数值上等于该点附近垂直通过单位面

3、积上的电力线数目。SEnSEnθθnΦe=ESΦe=EScosθ电通量：电场中通过某一面积的电力线数目称为通过该面的电场强度通量（电通量），Φe。真空中的高斯定律：电场中，通过任一闭合曲面（称为高斯面）的电通量等于该闭合曲面内所有电荷的代数和除以ε0，第37页共37页www.zhulong.com使用高斯定律注意：1．高斯面上任一点的场强E由高斯面内外所有电荷共同产生SS12．通过某一高斯面的电通量Φe仅由该高斯面内所有电荷的代数和决定，与高斯面外的电荷无关。例：点电荷的电通量所得结果与球面S的大小无关，若S1半径为2r，S1的面积是S的4倍，但其面上场强却为S的1/4故电通量不

4、变。电力线条数相等，延伸无限。若包围q的为任意封闭曲面，考虑其净穿越，电通量仍不变。例：点电荷场强公式的推导由高斯定律，推论：两点间作用力F=qE，即库仑定律。Rr例：半径为R的圆柱体中单位长度带有电荷Q时，求圆柱外部电场强度E例：半径R，电荷体密度为ρ的均匀带电球体，在距球心r=R/2处电场强度E例：半径R，带电量为q的均匀带电球面，求球面内外场强分布球外：球内：例：求无限长均匀带电直线外一点P处场强，直线的线电荷密度为λ第37页共37页www.zhulong.com设P到直线距离为r，作一高度为l的封闭圆柱高斯面，场强方向与上下两底S1和S2平行，没有电力线通过两底，电力线仅

5、通过侧面S要点：λPSl+++++++1．由电荷分布对称性分析电场对称性2．由高斯定律计算场强。3．关键是选择合适的封闭积分曲面（高斯面）例：求无限大均匀带电平面外一点P处场强，平面的电荷面密度为σS1S2PEEσ过P作一封闭圆柱高斯面，场强方向与上下两底S1和S2垂直平行，没有电力线通过侧面，电力线仅通过两底S1和S2根据高斯定律安培环路定律磁感应强度B：一个以速度v运动的电荷q在磁场中所受的磁场力Fm=qv×B，矢量B是由此定义的描述磁场本身性质的矢量，叫磁场强度。国际地位：牛·秒/库·米（N·s/C·m）,称为特斯拉（Tesla,记为T），过去用单位：高斯（Gauss，G）

6、1T=104G。磁场强度H：B=μH。I1I2I3I4L安培环路定律：在稳恒电流的磁场中，磁场强度H沿任何闭合路径L的线积分（亦称环流）等于路径L所包围的电流强度的代数和，电流的正负方向与L的方向符合右手螺旋定则HxRI图中电流I1、I2被L包围，I1为正，I2为负，I3和I4未被包围例：无限长直导线周围电场分布HxrI例：求通电螺旋管磁场分布（N匝），且环管横截面半径远小于环半径，可忽略从环心到管内各点的r的区别。l而对管外任一点，由于∑I=0，所以H=0。第37页共37页www.zhulong.com例：无限长通电螺管，电流I，单位长度匝数n，内部均匀μ磁介质，l______

7、_+++++++abcdH求磁感应强度B螺旋管外B=0，ad和bc为0电磁感应定律当通过回路所包围面积中的磁通量发生变化时，回路中产生感应电动势BeLBeLΦ增大e<0Φ减小e>0ε，ε的大小与线圈内的磁通量随时间的变化率成正比Φ的单位：韦伯（Wb）公式中的负号反映感应电动势方向与磁通量变化的关系。判断感应电动势的方向时，应先规定导体回路L的绕行正方向，磁力线方向和绕行方向有右手螺旋关系时，Φ为正。如dΦ/dt>0，e<0，表明感应电动势方向和L的绕行方向相反。LILeevv例：