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文檔簡介

1、電磁場中計算電感和電容的方法劉紅麥克斯韋方程組:前兩個分別為電路和磁路的KCL,后兩個分別為電路和磁路的KVL。在本文中,第一個方程用來計算電容,第二個方程用來計算磁通,第三個方程用來計算電壓,第四個方程用來計算電感。1、單根導線的自感圖 1 單根導線假設導體所通的電流為,該電流將在導體內部和導體外部產生磁鏈。在離導線處的磁力線所包圍的電流為: (1)根據安培環路定律,在離導線處的磁場強度為: (2)單位長度導線產生的磁鏈為: (3)其中為真空中的磁導率(導線內部一般是銅或鋁,導線外部一般是空氣,這些材料磁導率接近真空中的磁導率,若為其他材料,應取相應的磁導率)。因此單位長度的自感為: (4)

2、其中第一項為內自感,第二項為外自感。顯然,單根導線單位長度的自感是無窮大。2、單相導線的自感圖 2 單相導線如圖2,兩段單位長度的導線相距為。一般設較大,可忽略導線的內自感。根據安培環路定律,在離導線處的磁場強度為: (5)兩段單位長度導線產生的磁鏈為: (6)因此單位長度的自感為: (7)可看出,導線間距越大,自感越大,導線越細,自感也越大。3、單根導線的電容圖 3 單根導線設單根導線單位長度內的電荷量為。由電場通量定理可知,在離導線處的電通密度為: (8)電場強度為: (9)其中為真空中的介電常數(若導線間不是真空,則取相應的介電常數)。導體表面至無窮遠處的電勢差為: (10)則單位長度的

3、電容為: (11)因此單根導線的單位長度電容為0。.4、導線間的電容圖 4 單相導線兩根導線間的電勢差為: (12)導線間單位長度的電容為: (13)可看出,導線間距越大,電容越小,導線越細,電容也越小。5、電磁波速設圖4所示的導體里單位長度內的電荷量為,且電荷以速度運動。對于左側導線中的電荷,一方面,由于處在右側導線中電荷產生的磁場中,因此要受到磁場力的作用,且: (14)另一方面,由于處在右側導線中電荷產生的電場中,因此要受到電場力的作用,且: (15)電場力和磁場力的作用方向相反,大小應相等。即可得: (16)這就是導體中電荷移動的速度,即電磁波速。將(7)和(13)式代入,可得真空中的電磁波速為: (17)6、線圈電感圖 5 線圈 (18)其中為鐵芯截面積,為鐵芯長度,為鐵的磁導率,為線圈匝數。7、變壓器圖 6 變壓器由磁場

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