《电磁场有限元分析》PPT课件

《《电磁场有限元分析》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、低频电磁场有限元分析（ANSYS）孙岩桦副教授M&ISI,SchoolofMEXi'anJiaotongUniv.Xi'an,Shaanxi,P.R.China,710049sunyanhua@mail.xjtu.edu.cn7/23/2021No.1M&ISISchoolofMEXi’anJiaotongUniversity§1电磁场基本概念及理论1.1电磁场基本理论1.2运动导体中的电磁场1.3电磁场能量和力1.4物质的磁性7/23/20212M&ISISchoolofMEXi’anJiaotongUniversity电荷与电流在空间的

2、每一点产生具有它本身真实性的场。电磁场是由电荷引起的，它对电荷又有作用。在我们的应用中，讨论的是宏观场，我们所研究的场量是对无穷小的体积和时间间隔内场量的时间和空间的统计平均值。在宏观理论中的无穷小量，是一个抽象的概念，一方面它是小到不影响场中物理量连续变化的充分小，另一方面它与分子、原子、晶胞等微观结构相比又是充分大。麦克斯韦理论所根据的一些试验定律，忽略了物质构造的不均匀性，是把一些有关的物理量进行了统计平均得到的。1.基本概念1.1电磁场基本理论7/23/20213M&ISISchoolofMEXi’anJiaotongUnivers

3、ity牛顿力学中的长度、质量、时间和力等基本概念都是适用的。电荷的量值与运动无关

4、q

5、=1.6008×10－19C。电荷守恒：J是电流密度，ρ是电荷的体积密度。在任何媒质中，电磁扰动以速度：相对于接收者传播。在电磁场中，作用于单位电荷的力为：电荷体密度大小为ρ处单位体积所受的力：2.基本假设1.1电磁场基本理论7/23/20214M&ISISchoolofMEXi’anJiaotongUniversity电极化电介质中电荷的分布不同于正常状态而发生畸变。可用电偶极子模型来描述,极化的程度可以用极化强度表示：+-即每单位体积的电偶极矩,极化后

6、,在介质内部要引起作体分布的束缚电荷,在介质表面出现面分布的束缚电荷。表示电介质极化特性的参数：介电常数（电容率）。电位移矢量和电场强度的关系：当电介质为各向同性且线性时，可简化为：3.媒质的极化和磁化1.1电磁场基本理论7/23/20215M&ISISchoolofMEXi’anJiaotongUniversity媒质的磁化可用磁偶极子模型描述。磁化程度可用磁化强度表示：表示媒质磁化特性的参数：磁导率。磁场强度和磁感应强度的关系：当媒质为各向同性且线性时，可简化为：E和H是由场源产生的电磁场本身的特性，与媒质无关；D和B则是考虑受媒质极化

7、和磁化影响后的电磁场特性。1.1电磁场基本理论7/23/20216M&ISISchoolofMEXi’anJiaotongUniversity以E和B表示的麦克斯韦方程组：第四个方程中多出一项位移电流密度，是因为没有此项，就不能同时满足电荷守恒方程，也即右面三个方程不能同时成立：4.媒质中的电磁场1.1电磁场基本理论7/23/20217M&ISISchoolofMEXi’anJiaotongUniversity以E、D、B、H表示的麦克斯韦方程组：构成关系：上面七个方程构成了媒质中电磁现象严格的宏观描述的基础。1.1电磁场基本理论7/23/

8、20218M&ISISchoolofMEXi’anJiaotongUniversity赫姆赫兹定理：一个有限区域的矢量场由它的旋度和散度唯一确定矢量磁位A：1）库伦规范：对于静态场：因此矢量位A是唯一确定的。2）洛伦兹规范：5.用矢量磁位A和标量位φ表示的电磁场方程组1.1电磁场基本理论7/23/20219M&ISISchoolofMEXi’anJiaotongUniversity对于时变场：1.1电磁场基本理论7/23/202110M&ISISchoolofMEXi’anJiaotongUniversity对于非导电媒质（波动方程）：导电

9、媒质中低频场（扩散方程）：1.1电磁场基本理论7/23/202111M&ISISchoolofMEXi’anJiaotongUniversity用E、D、B、H表示的麦克斯韦方程组对于空间中媒质特性连续点处成立。在穿过不同媒质的分界面时，媒质参数ε、μ、γ要发生突变，因而场矢量会出现相应的不连续。设想用一很薄的过渡层代替媒质1和媒质2的分界面，媒质参数ε、μ、γ很快地但是连续地从媒质1中值变到媒质2中去。在过渡层内，场矢量及其一阶导数是连续、有界的。6.不同媒质分界面上的边界条件1.1电磁场基本理论7/23/202112M&ISISchoo

10、lofMEXi’anJiaotongUniversity当，柱壁的贡献为无限小；则那么时，1.1电磁场基本理论(1).B满足的边界条件7/23/202113M&ISISchool