電磁場有限元分析ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-26 03:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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 電磁場基本理論 上式描述了磁場的折射性質(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，對于任意一個不接近 0的角度 ，在鐵磁性媒質(zhì)中，磁場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 電磁場基本理論 （ 4）電場矢量滿足的邊界條件： 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 對于低速運動情況下的電磁場，分析計算的方法之一是： ? 選定一個靜止的坐標(biāo)系，運動物體對于該坐標(biāo)系有相對運動。 ? 計算時仍從靜止系統(tǒng)的麥克斯韋方程出發(fā)，但要計入自由電荷、極化電荷和物質(zhì)磁化等因素由于運動而引起的附加效應(yīng)。也就是說，電磁場的場源，除了自由電荷、傳導(dǎo)電流和運流電流以外，還將出現(xiàn)若干附加項表示由于運動引起的影響。 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，在與電磁場有關(guān)的問題中，伽利略變換不適用。 ? 但是對于 低速運動 情況下的電磁場，使用伽利略變換仍然可以得到非常準(zhǔn)確的結(jié)果。 運動導(dǎo)體中的電磁場 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 ??而在兩個參照系中的構(gòu)成方程分別為： 對于在電磁場中勻速運動的導(dǎo)體， 如圖所示，坐標(biāo)系 x1y1z固結(jié)在轉(zhuǎn)子上，相對于慣性系 xyz以角速度 繞 z軸勻速轉(zhuǎn)動，電磁場量在兩個系中的伽利略變換為： ?x1xy1yzO 運動導(dǎo)體中的電磁場 ?西安交通大學(xué) 5/26/2022 Mamp。ISI School of ME Xi’an Jiaotong University 從應(yīng)用角度來說，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)計的。因此必須關(guān)注電磁場中的能量和力。另一方面，從能量的觀點考慮問題有時可以很容易得到場的重要性質(zhì)。 有電介質(zhì)時的電場能量 媒質(zhì)中的磁場能量 1. 電磁場能量 電磁場能量和力 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)場中的力 x x y x zy x y y zz x z y zT? ? ?? ? ?? ? ?????????? 電磁場能量和力 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 ) (對稱張量，九個分量，只有六個獨立 ) 電磁場能量和力 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)場的觀點，所有的力都要通過場以連續(xù)的方式從一個物體傳遞到另一個物體。 法拉第認(rèn)為 ：電場和磁場處于一種特殊的張緊狀態(tài)。把一個處于靜平衡下的系統(tǒng)，用一個閉合面 A把它一分為二，則部分 2對部分 1作用的合力，應(yīng)按某一方式通過表面 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上的表面力來表示。 力平衡關(guān)系： 磁場中的表面應(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是正方向為單位面積外法線時的應(yīng)力張量形式 ,S是常用的電磁應(yīng)力張量形式。 (兩者相差一個負(fù)號 ) 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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