沿线分布表面电荷

Question

沿着恒定梯度的表面电荷分布沿着导线的长度存在，其沿着线的整个长度产生恒定的电场。这导致电线所有部分中的恒定电流。

我知道在平衡的表面电荷的不断分配的，但是当电路齐全，分布不恒定，但在表面电荷密度的变化是不变的。

可有一个人请能够解释我，究竟是表面电荷的这种恒定的梯度形成的呢？我想知道的表面电荷再分配方面的平衡（开路）将稳态（闭路）的整个过程。

Answer 1

这个问题真的可以写入：当我们立即对电阻器的末端施加潜在差异时，电阻器如何随时间响应，以便最终在其内部呈现恒定的电流密度？

Chabay和Sherwood在1999年的1999年文件中找到了“快速”介绍，本科物理学文本和互动作者：统一的治疗......" The main conclusion is that, for the final DC case, the surface-charge is distributed in circles of constant surface-charge density, i.e. a resistor is like a stack of charged rings. (For the DC case, all charge-imbalance must exist only on the conductor surface.)

但是对于完整描述，我们真的应该使用FEM有限元模拟器与动画的现场图，因为电线中的每个充电量都会对遥远的地球感到电容，而且还表现出电容到每个其他充电量金属丝！

一种方法是最初假设电线具有零电阻，并且可以以薄的空心管（纯肌肤效应，所有瞬态和不长期DC为模拟。

当最初施加电压下降到长薄导体时，EM波沿着该中空管跳闸，产生充电环并在周围推动它们，直到它们沉降并在表面上产生均匀的电流密度。这发生在光的速度，纳秒的级分。

HMMM，而不是空间中的电线，也许它将简化事物首先检查一块同轴电缆的中心导体。这样的方式，电阻器变成了简单的传输线，只有在线表面和屏蔽织物的附近内表面之间存在的所有电容。在这种情况下，电线变为宽孔电感器，如长线圈，但是有许多电容器连接在线表面和附近的接地电位之间。

然后，一旦我们知道该导体上的电压波的纳秒行为，那么对于具有有限电阻的真实导体，接下来，在长微秒内，当前“内部渗出”。当然，所有金属都是EM-Shield，因此初始E场和电流被阻挡从影响金属线的内部。电线的元素表现出L / R时间常数，较低的响应较慢的抵抗力。或者换句话说，电荷“具有惯性”，并且施加的电子场只能在显着的延迟之后，在线内部产生电流。

或者换种说法，光内铜的速度相当慢，几十M / S的量级，而“趋肤效应”实际上是关于电能能够“跨越”迅速在金属表面以外的空间，只有慢慢向内传播......仿佛线真的同心管的“洋葱层”。起初，整个当前只出现在外面管。对于厚的铜线，整个毫秒可通过之前的电流变为整个金属均匀传递。然而，第一初始电流模式才被确立百万倍的速度，大约在一纳秒。

你看，我们真的很需要动画图！

但少有人有兴趣的这个小众话题，这样的事情从来没有做过的事情。有很好的理由。在麻省理工学院，一个卑博士试图把它介绍给锡尔大本科生EM当然，与现场模拟让所有组件的内部工作的看法。传闻是，在本科学生站起来集体，迫使政府回到了老样子：方程不起眼的墙，没有这些易懂的动画图片！对我来说，情况似乎像在1300年的医生，如果他们的MED学校突然用简单的英语（或法语！）真是没有开始教学课程！然后，只需任何人都可以理解材料！原来的复杂性和模糊成“物理学的诗人！”带回拉丁公民权该死的快，或学生的身体会MARCH，而且你坑地段！

嘿。

这是1990年代后期的残留物，由JW Belcher和船员进行“T.E.A.L”项目......

• 麻省理工学院物理学8.02介绍EM：经典电磁巡视的视觉之旅
• MPEG视频：EM波和光线

还：https://web.mit.edu/fnl/vol/162/belcher.htm.