[物理学与PDEs]第1章第8节 静电场和静磁场 8.3 静磁场
1. 静磁场: 由稳定电流形成的磁场.
2. 此时, Maxwell 方程组为 $$\beex \bea \Div{\bf D}&=\rho_f,\\ \rot {\bf E}&={\bf 0},\\ \Div{\bf B}&=0,\\ \rot{\bf H}&={\bf j}_f. \eea \eeex$$ 电荷守恒律方程: $$\bex \Div{\bf j}_f=0. \eex$$
3. 矢势法处理静磁场
(1) $$\bex \Div{\bf B}=0\ra \exists\ {\bf A},\st \Div{\bf A}=0,\ \rot{\bf A}={\bf B}. \eex$$ 称 ${\bf A}$ 为静磁场的矢势.
(2) $$\beex \bea {\bf j}_f&=\rot{\bf H}=\rot\sex{\cfrac{1}{\mu}\rot{\bf A}}\\ &=\n\cfrac{1}{\mu}\times\rot{\bf A}+\cfrac{1}{\mu}\rot\rot{\bf A}\\ &=\n\cfrac{1}{\mu}\times\rot{\bf A}-\cfrac{1}{\mu}\lap{\bf A}. \eea\eeex$$ 故 ${\bf A}$ 满足主部分离的二阶椭圆型方程组.
(3) 当 $\mu$ 为常数时, $$\bex -\lap{\bf A}=\mu{\bf j}_f\ra {\bf A}=\cfrac{\mu}{4\pi}\int_\Omega \cfrac{{\bf j}_f(P')\rd V_{P'}}{r_{P'P}}. \eex$$ 电磁场能量密度 $$\beex \bea \cfrac{1}{2}{\bf B}\cdot{\bf H} &=\cfrac{1}{2}\rot{\bf A}\cdot {\bf H}\\ &=\cfrac{1}{2}\Div({\bf A}\cdot{\bf H})+\cfrac{1}{2}{\bf A}\cdot\rot{\bf H}\\ &=\cfrac{1}{2}\Div({\bf A}\cdot{\bf H})+\cfrac{1}{2}{\bf A}\cdot {\bf j}_f; \eea \eeex$$ 电磁场能量 $$\bex U_{e,m}=\cfrac{1}{2}\int_\Omega {\bf A}\cdot{\bf j}_f\rd V. \eex$$
4. 标势法处理静磁场
(1) $$\beex \bea \Div{\bf j}_f=0&\ra \exists\ {\bf F},\st \Div{\bf F}=0,\ \rot{\bf F}={\bf j}_f\\ &\ra \rot ({\bf H}-{\bf F})={\bf 0}\\ &\ra \exists\ \phi,\st {\bf H}-{\bf F}=-\n\phi. \eea \eeex$$ 称 $\phi$ 为静磁场的标势. 而有 $$\beex \bea {\bf B}&=\mu {\bf H}=\mu({\bf F}-\n \phi),\\ -\Div(\mu \n\phi)&=-\Div(\mu {\bf F})=-\n \mu\cdot {\bf F}\\ &=0\quad\sex{\mu\mbox{ 为常数时}}. \eea \eeex$$
(2) 交界面条件 $$\beex \bea &\quad 0=[{\bf H}]\times{\bf n}=[{\bf F}-\n\phi]\times {\bf n}\\ &\ra [\phi]=0\quad\sex{[{\bf B}]\cdot{\bf n}=0\ra F\mbox{ 连续}};\\ &\quad 0=[{\bf B}]\cdot{\bf n}=[\mu {\bf F}-\mu \n\phi]\cdot{\bf n}\\ &\ra \sez{\mu\cfrac{\p \phi}{\p n}}=[\mu] {\bf F}\cdot {\bf n}. \eea \eeex$$
(3) 电磁能量密度 $$\beex \bea \cfrac{1}{2}{\bf B}\cdot{\bf H} &=\cfrac{1}{2}\mu\sex{{\bf F}-\n\phi}\cdot \sex{{\bf F}-\n\phi}\\ &=\cfrac{1}{2}\mu |{\bf F}|^2-\mu {\bf F}\cdot\n\phi+\cfrac{1}{2}\mu |\n\phi|^2\\ &=\cfrac{1}{2}\mu\sex{|{\bf F}|^2+|\n\phi|^2} -\Div(\mu{\bf F}\phi)+\phi\Div(\mu {\bf F})\\ &=\cfrac{1}{2}\mu\sex{|{\bf F}|^2+|\n\phi|^2} -\Div(\mu{\bf F}\phi)+\phi {\bf F}\cdot\n\nu; \eea \eeex$$ 电磁场能量 $$\beex \bea U_{e,m}&=\cfrac{1}{2}\int_\Omega {\bf B}\cdot{\bf H}\rd V\\ &=\cfrac{1}{2}\int_\Omega \mu|{\bf F}|^2+2\phi {\bf F}\cdot\n\mu+\mu|\n\phi|^2\rd V. \eea \eeex$$
5. 静电场与静磁场的比较 $$\bex \ba{rl} \mbox{静电场 }{\bf E}&\quad\quad\mbox{静磁场 }{\bf B}\\ ----------&\quad\quad----------\\ \mbox{无旋场 (纵场)}&\quad\quad\mbox{无源场 (横场)}\\ {\bf E}=-\n \phi&\quad\quad{\bf B}=\rot{\bf A}\quad(\Div{\bf A}=0)\\ -\Div(\ve \n\phi)=\rho_f &\quad\quad\rot\sex{\cfrac{1}{\mu}\rot{\bf A}}={\bf j}_f\\ -\lap\phi= \cfrac{1}{\ve}\rho_f\ \sex{\ve\mbox{ 为常数时 }}&\quad\quad-\lap{\bf A}=\mu{\bf j}_f\ \sex{\mu\mbox{ 为常数时}}\\ \mbox{能量 }U=\cfrac{1}{2}\int_\Omega \rho_f\phi\rd V&\quad\quad\mbox{能量 }U=\cfrac{1}{2}\int_\Omega {\bf j}_f\cdot{\bf A}\rd V\\ ----------&\quad\quad---------- \ea \eex$$
[物理学与PDEs]第1章第8节 静电场和静磁场 8.3 静磁场的更多相关文章
- [物理学与PDEs]第1章第8节 静电场和静磁场 8.2 稳定电流的电场
1. 此时, Maxwell 方程组为 $$\beex \bea \Div{\bf D}&=\rho_f,\\ \rot {\bf E}&={\bf 0},\\ \Div{\bf B} ...
- [物理学与PDEs]第1章第8节 静电场和静磁场 8.1 静电场
1. 静电场: 由静止电荷产生的稳定电场. 2. 此时, Maxwell 方程组为 $$\bex \Div{\bf D}=\rho_f,\quad \rot{\bf E}={\bf 0}. \eex$ ...
- [物理学与PDEs]第5章第1节 引言
1. 弹性力学是研究弹性体在荷载的作用下, 其内力 (应力) 和变形所满足的规律的学科. 2. 荷载主要有两种, 一是作用在弹性体上的机械力 (本章讨论); 二是由温度等各种能导致弹性体变形的物理 ...
- [物理学与PDEs]第4章第1节 引言
1. 本章讨论可燃流体在流动过程中同时伴随着燃烧现象的情况. 2. 燃烧有两种, 一种是爆燃 (deflagration): 火焰低速向前传播, 此时流体微元通常是未燃气体.已燃气体的混合物; 一 ...
- [物理学与PDEs]第5章第6节 弹性静力学方程组的定解问题
5. 6 弹性静力学方程组的定解问题 5. 6. 1 线性弹性静力学方程组 1. 线性弹性静力学方程组 $$\bee\label{5_6_1_le} -\sum_{j,k,l}a_{ijkl}\cf ...
- [物理学与PDEs]第5章第5节 弹性动力学方程组及其数学结构
5.5.1 线性弹性动力学方程组 1. 线性弹性动力学方程组 $$\beex \bea 0&=\rho_0\cfrac{\p{\bf v}}{\p t}-\Div_x{\bf P}-\r ...
- [物理学与PDEs]第5章第4节 本构方程 - 应力与变形之间的关系
5. 4 本构方程 - 应力与变形之间的关系 5.4.1. 本构关系的一般形式 1. 若 Cauchy 应力张量 ${\bf T}$ 满足 $$\bex {\bf T}({\bf y})=\hat{\ ...
- [物理学与PDEs]第5章第3节 守恒定律, 应力张量
5. 3 守恒定律, 应力张量 5. 3. 1 质量守恒定律 $$\bex \cfrac{\p \rho}{\p t}+\Div_y(\rho{\bf v})=0. \eex$$ 5. 3. 2 应 ...
- [物理学与PDEs]第5章第2节 变形的描述, 应变张量 2.3 位移梯度张量与无穷小应变张量
1. 位移向量 $$\bex {\bf u}={\bf y}-{\bf x}. \eex$$ 2. 位移梯度张量 $$\bex \n_x{\bf u}={\bf F}-{\bf I}. \eex$ ...
随机推荐
- Spring Boot 2.x 综合示例-整合thymeleaf、mybatis、shiro、logging、cache开发一个文章发布管理系统
一.概述 经过HelloWorld示例(Spring Boot 2.x 快速入门(上)HelloWorld示例)( Spring Boot 2.x 快速入门(下)HelloWorld示例详解)两篇的学 ...
- 【Python 14】分形树绘制2.0(重复五角星+Turtle库文档)
1.案例描述 加入循环操作绘制重复不同大小的图形 2.案例分析 3.turtle库补充 # 画笔控制函数 turtle.penup() # 抬起画笔,之后移动画笔不绘制图形 turtle.pendow ...
- kubernetes 集群安装etcd集群,带证书
install etcd 准备证书 https://www.kubernetes.org.cn/3096.html 在master1需要安装CFSSL工具,这将会用来建立 TLS certificat ...
- 【入门】Spring-Boot项目配置Mysql数据库
前言 前面参照SpringBoot官网,自动生成了简单项目点击打开链接 配置数据库和代码遇到的问题 问题1:cannot load driver class :com.mysql.jdbc.Drive ...
- 【转】Android辅助功能AccessibilityService自动全选择文字粘贴模拟输入
网上找了很久AccessibilityService全选文字的方法,一直没找到,自己研究了半天,分享出来. /** * 输入文本 */ public void inputText(List<St ...
- loadrunner脚本函数讲解
一. get请求和post请求区别:web_link(get).web_submit_form(post)依赖上下文,web_url.web_submit_data不依赖上下文,建议使用web_url ...
- node+mysql 数据库连接池
1. 什么是数据库连接池? 数据库连接池是程序启动时建立足够的数据库连接,并将这些连接组成一个池,由程序动态地对池中的连接进行申请,使用和释放. 2. 使用数据库连接池原理及优点是什么? 数据库连接池 ...
- Linux内存管理 (25)内存sysfs节点解读
1. General 1.1 /proc/meminfo /proc/meminfo是了解Linux系统内存使用状况主要接口,也是free等命令的数据来源. 下面是cat /proc/meminfo的 ...
- iOS开发基础-九宫格坐标(5)
继续在iOS开发基础-九宫格坐标(4)的基础上进行优化. 一.改进思路 1)iOS开发基础-九宫格坐标(4)中 viewDidLoad 方法中的第21.22行对控件属性的设置能否拿到视图类 WJQAp ...
- 程序员买房指南——LZ的三次买房和一次卖房经历
引言 买房,一直是程序员群体绕不开的一个话题,尤其是到了一定年纪和人生阶段以后,买房这件事会变得越来越迫切. 为什么LZ一上来就说,买房是程序员绕不开的一个话题? 其实原因很简单,由于程序员这个职业的 ...