《放電方程式解》課件

《放電方程式解》PPT課件本PPT課件說明放電現(xiàn)象的原理、性質、機理、模擬計算及其在工業(yè)與科學領域的應用。電場與靜電勢能的基本概念電場全空間中電場的定義和表示，以及電場的基本特性。靜電勢能電子離開導體表面，具有電位能，這種電場離散分布，即靜電場。磁場磁場的概念、性質、基本定律以及對帶電粒子的作用。電荷的守恒定律與高斯定律守恒定律電荷的守恒定律和電流守恒原理，解釋了電荷的來源、流動和去向。高斯定律對電學實際問題的求解，高斯定理使對分布的電荷和導體上的電荷分布的計算變得容易。壓電效應某些晶體和陶瓷材料在機械應力的作用下會產生電勢差，這種效應稱為壓電效應。電位與靜電場的關系1電位電位是電場某點相對于某一確定參考點而確定的勢能差，它與電量相關。2電勢差電勢差是從某一點到另一點之間沿電場方向需要消耗的能量，它與電場強度相關。3電荷分布靜電場和電位能是通過電荷分布產生的，靜電能在電荷間轉化，靜電場則是它們的運動狀態(tài)。庫侖定律的表述與推導原理庫侖定律是電荷產生的電場的規(guī)律和電荷間相互作用的定量規(guī)律。表述兩個點電荷間的相互作用力與它們間距離的平方成反比，與電荷的大小成正比。推導推導了在電場中任一電荷的運動方程，提出了電荷間的力與靜電學能的關系。雙極子與電勢的計算1一次電偶極子電偶極子是兩個大小相等、電偶極矩相等、方向相反的點電荷。一次電偶極矩的大小和定義。2電勢的計算電荷與電偶極子在各點處沿直線到相應位置的電勢，對這兩種情況分別求算。3靜電能在一定區(qū)域內的一次偶極子較靜止分布情況下勢能的減少值，這種能量隨兩點間距離r的不同而改變。放電現(xiàn)象的基本概念與分類分類放電過程分為沒有電流流動、有電流流動和有瞬變進程的放電過程。電暈放電氣體繞過導電物體時的局部放電現(xiàn)象，通常發(fā)生在高電壓電極的尖端或邊緣附近。輝光放電高電壓下，氣體中發(fā)生的帶正、負離子的電暈放電過程。范圍廣泛，常用于燈具等。電火花放電電荷在介質中的鎖定釋放，形成高溫、高壓帶電氣體劇烈擊穿介質的放電現(xiàn)象。常用于點火、醫(yī)療等。放電電路的基構成基礎元件電源、電容、電感、電阻和二極管等，使電路具有不同的性能。半導體器件集成電路、半導體二極管、三極管等，是現(xiàn)代電子學的基礎。附加元件穩(wěn)壓器、限流器、濾波器、保護器等，對電路性能和系統(tǒng)的可靠性有著非常重要的作用。放電電路中電路元件的作用與分類1電源向電路中提供定值或可調寬范圍的電壓和電流的裝置。2電容在電路中存儲電荷，作為隔直和隔交的設計元件。3電感通常是一種線圈形件或帶磁性的環(huán)形鐵芯，阻礙變化的電路中電流變化的元件。4電阻抵制電流流動的元件，是電路和系統(tǒng)中基本的阻抗元件。放電特性與穩(wěn)態(tài)分析電路特性研究電路穩(wěn)態(tài)分析的研究對象是首先在不同狀態(tài)下，不同元器件的工作和交互作用對電流、電路的電壓和輸出信號的影響。穩(wěn)態(tài)電路的計算電路中的電位器、電容器、電感器等可以用來改變電路性能，根據公式可以計算出電路的電流和電壓。放電電路的分析放電電路的計算與分析研究中?？紤]的問題是工作電壓和工作電流，電源合適的電容器和電感器的選擇等。瞬態(tài)分析與放電過程的模擬計算瞬態(tài)響應電路中有許多瞬態(tài)響應，對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)有很大的影響。模擬計算傳統(tǒng)方法是依據直接模擬方法和模型化方法的理論，采用學科專業(yè)軟件實現(xiàn)系統(tǒng)的仿真計算，取得滿意的優(yōu)化效果。數(shù)學分析采用數(shù)學手段，通過解析方法進行約化，利用數(shù)值方法進行求解等逐步依賴計算機的能力來實現(xiàn)。放電電磁場特性的分析與計算基本原理以麥克斯韋方程組為基礎進行討論，揭示出放電現(xiàn)象與電磁場特性的基本關系。電磁波譜不同頻率帶的電磁輻射波，根據波長分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等。電場強度電場強度是用來衡量電場力大小的，它是在每個點處電場力在質點上的大小變化率。放電現(xiàn)象中的電子與離子碰撞1基本原理在少數(shù)帶電凝聚體中，由于離子或電子間較近而受到庫倫相互作用，發(fā)生碰撞。2電子撞擊電子撞擊在激發(fā)態(tài)試圖恢復基態(tài)時會向外發(fā)射一個光子，產生的波長對應激發(fā)態(tài)特征能級。3電離撞擊電原子和離子在離子碰撞中發(fā)生電離過程，電離反應的產生和其動力學機理的研究。等離子體的基本概念與性質等離子體概述等離子體是第四狀態(tài)的物質，是除固體、液體、氣體以外的物態(tài)或物質狀態(tài)。等離子體的性質具有電中性、電磁性等幾個特點，以及在強磁場、電場作用下的一些特殊性質。氣態(tài)等離子體氣態(tài)等離子體與熱力學上的等離子類似，但溫度和電子數(shù)密度很高。放電等離子體的動力學方程等離子體演化方程以布格斯-庫恩方程組為代表，描述了等離子體在強磁場、電場作用下的演化過程。非線性方程等離子體演化方程包含多種非線性項，其解必須采用數(shù)值方法求解，具有挑戰(zhàn)性。課題動態(tài)當前研究的方向是求解等離子體動力學方程的高精度數(shù)值計算，并將其應用于等離子體的控制和應用技術中。正負向電暈發(fā)生的機理正向電暈正電子向導體表面運動，在表面末端形成一個大的電子云，若表面的電場強度過大，電子大量穿過云而被穩(wěn)定輸出。負向電暈負電子向導體表面運動，也可形成一個大的電子云，它能穩(wěn)定且定向輸出帶負電荷的氣體中子。應用及未來正負向電暈主要應用于過電壓、降壓、起弧、指示、消毒滅菌等，在電氣化、污染凈化方面有很大的潛力。電暈放電中的輻射與電磁波1輻射特性國內外對電暈放電輻射的基本特性研究初步認識，并得到了廣泛的應用和發(fā)展。2輻照信號處理電暈放電的輻照信號采集、分析與處理，發(fā)展了一批有效的測量方法和裝置。3電磁波特性電暈放電電磁波具有復雜的頻譜特性，可能出現(xiàn)脈沖、多諧波等復合波形?？諝夥烹姍C理與過程分析閃電放電空氣放電是一種極為復雜的現(xiàn)象，最具代表性的是閃電放電。放電過程放電過程以云與地面間、云與云間、云內及空氣中空腔內等為主。空氣成分與條件放電和電氣現(xiàn)象的程度受空氣的成分和條件影響，包括空氣中的氧氣、氮氣等混合氣體及空氣壓強、溫度等。介電材料放電現(xiàn)象與特性1基本原理介電材料在電場作用下會發(fā)生介質擊穿的現(xiàn)象，使介質內局部放電。2介質破壞介質擊穿時會引起其電學、熱學和化學特性的變化，影響介電體材料性能和損壞程度，導致機電設備短路和火災事故。3介電強度掌握介電強度的測量方法和技術手段，可以提高絕緣材料的設計水平和性能優(yōu)化，提高電氣控制和保護的可靠性。氣體放電機理與實驗室模擬物理過程氣體放電物理過程的本質是由電子加速、電子碰撞、正離子形成和流動個體及電磁效應等。實驗室仿真氣體放電在實驗室進行模擬和模擬計算，利用數(shù)值模擬方法計算得到氣體放電特性曲線和放電等離子體中的參量。學科前沿氣體放電研究是電氣工程的基礎性研究，對純物理學、化學、材料科學等學科發(fā)展和交叉產生了積極的推動作用。放