电磁场与波绪论电磁场与波 (25).pdf

2-3 导电媒质中的恒定导电媒质中的恒定电场与静电场的比拟电场与静电场的比拟2.3 导电媒质中的恒定电场与静电场的比拟比较电源外导电媒质中的恒定电场与无电荷分布区域中的静电场，可以看出它们两者的基本方程有相似的形式，由此可以引出一种方法，它在一定条件下，可以把一种场的计算或实验所得的结果，推广应用于另一种场，这种方法称为静电比拟。为了看出它们的共同点，将对应的物理量、基本方程和重要关系式分别列表如表2-3-1所示和表2-3-2所示。表2-3-1 两种场对应的物理量静电场（=0处）EDq（或D）导电媒质中恒定电场（电源外）EJI表2-3-2 两种场所满足的基本方程和重要关系式静电场（=0处）导电媒质中恒定电场（电源外）（或）（或）E=0E=E=0E=D=0J=0DE=JE=02=02DS=qSdDJS=ISd从数学形式上可以看出，对应的物理量所满足的方程是一样的，若两个场的边界条件也一样的话，那么只要通过对一个场求解，再利用对应量的关系进行置换，便可立即得到另一个场的解。2.3 导电媒质中的恒定电场与静电场的比拟例如，有两个相同的导体系。它们分别置于介电常数为和电导率为的媒质中，并在导体（电极）间外加电压，如图2-3-1所示。两者边界条件相同，形状一样，均匀导电媒质内的恒定电场与均匀电介质内的静电场应有相同的场图，即两者等位面的分布一致，且前者的电流线与后者的电位移线分布一致。若两种场中媒质分片均匀，只要分界面具有相同的几何形状，且满足条件=2211（2-3-1）则这两种场在分界面处的折射情况仍然一致，相似关系仍成立。图2-3-1 静电比拟2.3 导电媒质中的恒定电场与静电场的比拟-+-+U21-+-+U21再例如，对于图2-3-2（a）所示两种不同导电媒质中置有电极的问题，也可用镜像法来计算。对于第一种媒质中的电场，可按图2-3-2（b）计算；对于第二种媒质中的电场，可按图2-3-2（c）计算。其中镜像电流 I 与 I 由静电比拟关系，可知为图2-3-2 线电流对无限大导电媒质分界平面的镜像+=IIII21212122（2-3-2）21I21I I21 I(a)(b)(c)2.3 导电媒质中的恒定电场与静电场的比拟如第一种媒质是土壤，第二种媒质是空气，则由上式得=III0（2-3-3）在工程实际中，为了避免发生击穿事故，往往需要了解绝缘介质中的电场分布。有些情况下，还必须了解高压电气设备附近的电场强度分布，以确保运行人员的人身安全，这时往往借助于场的模拟实验来解决这些问题。此时，将模型置于注有高电阻率导电溶液的槽中，对其中的恒定电流场进行电位或电场强度的测定，称之为电解槽模拟。它多用于轴对称场的模拟，如高压套管电场，电缆头电场，棒子式绝缘子电场等。2.3 导电媒质中的恒定电场与静电场的比拟谢谢谢谢