電磁場(chǎng)有限元分析ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-26 03:18 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 此： 2 2 1 1s i n s i nHH???2 2 2 1 1 1c o s c o sHH? ? ? ??2211ta nta n?????西安交通大學(xué) 5/26/2022 Mamp。ISI School of ME Xi’an Jiaotong University 電磁場(chǎng)基本理論 上式描述了磁場(chǎng)的折射性質(zhì)： ? 如果媒質(zhì) 1是非磁性的，而媒質(zhì) 2是鐵磁性的則 ， ，這意味著，對(duì)于任意一個(gè)不接近 0的角度 ，在鐵磁性媒質(zhì)中，磁場(chǎng)幾乎是與分界面平行； ? 如果媒質(zhì) 2是非磁性的，而媒質(zhì) 1是鐵磁性的則 ， ，這意味著，如果磁場(chǎng)起源于鐵磁性媒質(zhì)，則磁通將以近似垂直的角度穿出分界面。 21?? 2 90? ?1?12?? 2 0? ?西安交通大學(xué) 5/26/2022 Mamp。ISI School of ME Xi’an Jiaotong University 電磁場(chǎng)基本理論 （ 4）電場(chǎng)矢量滿(mǎn)足的邊界條件： 21()D D n ???21( ) 0n E E? ? ?22( ) 0A A n? ? ? ? ? ?212111n A A K????? ? ? ? ? ? ?????（ 3）用矢量磁位 A表示的邊界條件 ： 西安交通大學(xué) 5/26/2022 Mamp。ISI School of ME Xi’an Jiaotong University 對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)情況下的電磁場(chǎng)，分析計(jì)算的方法之一是： ? 選定一個(gè)靜止的坐標(biāo)系，運(yùn)動(dòng)物體對(duì)于該坐標(biāo)系有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 ? 計(jì)算時(shí)仍從靜止系統(tǒng)的麥克斯韋方程出發(fā)，但要計(jì)入自由電荷、極化電荷和物質(zhì)磁化等因素由于運(yùn)動(dòng)而引起的附加效應(yīng)。也就是說(shuō)，電磁場(chǎng)的場(chǎng)源，除了自由電荷、傳導(dǎo)電流和運(yùn)流電流以外，還將出現(xiàn)若干附加項(xiàng)表示由于運(yùn)動(dòng)引起的影響。 眾所周知， ? 在所有 慣性坐標(biāo)系 中，麥克斯韋方程具有相同的形式，在與電磁場(chǎng)有關(guān)的問(wèn)題中，伽利略變換不適用。 ? 但是對(duì)于 低速運(yùn)動(dòng) 情況下的電磁場(chǎng)，使用伽利略變換仍然可以得到非常準(zhǔn)確的結(jié)果。 運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體中的電磁場(chǎng) 西安交通大學(xué) 5/26/2022 Mamp。ISI School of ME Xi’an Jiaotong University 其中 1DD?11 BVEE ???1BB?11 DVHH ???11 ?VJJ ??1???rV ?? ?? ?HB ?? 11 HB ??ED ?? 11 ED ??EJ f ?? 11 EJ f ??而在兩個(gè)參照系中的構(gòu)成方程分別為： 對(duì)于在電磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體， 如圖所示，坐標(biāo)系 x1y1z固結(jié)在轉(zhuǎn)子上，相對(duì)于慣性系 xyz以角速度 繞 z軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁場(chǎng)量在兩個(gè)系中的伽利略變換為： ?x1xy1yzO 運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體中的電磁場(chǎng) ?西安交通大學(xué) 5/26/2022 Mamp。ISI School of ME Xi’an Jiaotong University 從應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，許多 電磁器件就是為了傳遞能量或進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換 而設(shè)計(jì)的。因此必須關(guān)注電磁場(chǎng)中的能量和力。另一方面，從能量的觀點(diǎn)考慮問(wèn)題有時(shí)可以很容易得到場(chǎng)的重要性質(zhì)。 有電介質(zhì)時(shí)的電場(chǎng)能量 媒質(zhì)中的磁場(chǎng)能量 1. 電磁場(chǎng)能量 電磁場(chǎng)能量和力 12 VW E D d V? ???12 VW H B d V? ???西安交通大學(xué) 5/26/2022 Mamp。ISI School of ME Xi’an Jiaotong University a) 力學(xué)中的應(yīng)力張量和表面應(yīng)力 應(yīng)力張量 T： 2. 靜態(tài)場(chǎng)中的力 x x y x zy x y y zz x z y zT? ? ?? ? ?? ? ?????????? 電磁場(chǎng)能量和力 西安交通大學(xué) 5/26/2022 Mamp。ISI School of ME Xi’an Jiaotong University 表面應(yīng)力（矢量） Tn： 力平衡 力矩平衡 nT n T?fT? ??tTT?(體積力密度與應(yīng)力張量間的關(guān)系 ) (對(duì)稱(chēng)張量，九個(gè)分量，只有六個(gè)獨(dú)立 ) 電磁場(chǎng)能量和力 西安交通大學(xué) 5/26/2022 Mamp。ISI School of ME Xi’an Jiaotong University b) 電磁應(yīng)力張量和表面應(yīng)力 根據(jù)場(chǎng)的觀點(diǎn)，所有的力都要通過(guò)場(chǎng)以連續(xù)的方式從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體。 法拉第認(rèn)為 ：電場(chǎng)和磁場(chǎng)處于一種特殊的張緊狀態(tài)。把一個(gè)處于靜平衡下的系統(tǒng)，用一個(gè)閉合面 A把它一分為二，則部分 2對(duì)部分 1作用的合力，應(yīng)按某一方式通過(guò)表面 A。 麥克斯韋證明了 ：部分 1所受到的體積力可以用包圍部分 1的邊界面 A上的表面力來(lái)表示。 力平衡關(guān)系： 磁場(chǎng)中的表面應(yīng)力： A 2 1 nVAfdV S dA???2 ( ) 。2nHHt?? ? ? ??? ? ??nS H n 是介質(zhì)密度 電磁場(chǎng)能量和力 西安交通大學(xué) 5/26/2022 Mamp。ISI School of ME Xi’an Jiaotong University 電磁應(yīng)力張量 ： T是正方向?yàn)閱挝幻娣e外法線(xiàn)時(shí)的應(yīng)力張量形式 ,S是常用的電磁應(yīng)力張量形式。 (兩者相差一個(gè)負(fù)號(hào) ) 表面應(yīng)力 ： 222222()2()2()2x x y x zx y y y zx z y z zHH H H H HHS H H H H HHH H H H H?? ? ? ? ???? ? ? ? ???? ? ? ? ???????????? ? ??????????nnST??ST?? 電磁場(chǎng)能量和力 西安交通大學(xué) 5/26/2022 Mamp。ISI School of ME Xi’an Jiaotong University ① 抗磁性 ： ,惰性氣體 ② 順磁性 ： 銅、鋁、不導(dǎo)磁鋼等， ③ 鐵磁性 ： 鐵、硅鋼、碳鋼等， ④ 反鐵磁性
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