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多导体系统

更新时间:2023-02-02 17:09:57作者:百科

多导体系统

3个或更多个导体组成的静电系统。 若这样的导体系统中总电荷代数和为零,便称之为独立的多导体静电系统。在多导体系统中,所有电力线全部从此系统内的 带电体发出并终止在系统内的带电体上,与外界没有联系;导体间的电场分布只与系统内各带电体的形状、尺寸、相对位置及电介质有关而与系统外的带电体无关。对于n+1个导体组成的静电独立系统

q0q1q2+…+qn=0

式中q0q1q2、…、qn分别为各导体的电荷,设q0属于电位为零的参考导体。若电介质的介电常数不随电场强度而变化,则导体系统便是线性的。对于静电独立线性系统,各导体的电位φk与电荷qj(jk=1,2,…,n)有以下关系:

φ1α11q1α12

q2+…+α1nqn

φ2α21q1α22q2+…+α公式 符号qn

………………

φnαn1q1α公式 符号q2+…+α公式 符号qn

或以矩阵形式表示为

[φ]=[α][q]

式中α为电位系数。αkk 称为导体K的自电位系数;αjk 称为导体jK的互电位系数,且αjkαkj 。所有各电位系数均为正值。由上式可导出电荷与电位间的关系为

q1β11φ1β12φ2+…+β1nφn

q2β21φ1β22φ2+…+β公式 符号φn

………………………

qnβn1φ1β公式 符号φ2+…+β公式 符号φn

其矩阵形式为

[q]=[β][φ] β]=[α]-1

式中β为感应系数;βkk为导体K的自感应系数,又称电容系数;βjk为导体jK的互感应系数,且βjkβkjβkk >0,但βjk ≤0。经过一些变换,还可得出电荷与电压间的关系为

q1C10φ1C12(φ1φ2)+…+C1n(φ1φn)

q2C21(φ2φ1)+C20φ2+…+C公式 符号(φ2φn)

…………………………

qnCn1(φnφ1)+C公式 符号(φnφ2)+…+C公式 符号φn

Ck0βk1βk2+…+βkn

Cjk=-βjk

式中C为部分电容;Ckk为自部分电容;Cjk 为互部分电容,且CjkCkj 。部分电容均为正值。使用部分电容在研究导体系统的电位与电荷关系时,可以将多导体系统化为等效的电容电路来分析。

电位系数的单位为1/法(拉),感应系数与部分电容的单位均为法(拉)。 3类系数均只与导体的形状、尺寸、相对位置及电介质有关,在线性介质中,与系统的电荷及电位无关。

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