工程电磁场_倪光正静态电磁场Ⅱ恒定电流的电场和磁场分析.ppt

(1) 常电流系统 (2) 常磁链系统 例3.18 均匀外磁场中载流线圈受力 。 [解] m=I1S 若载流线圈中的电流I1 反向(如图中虚线所示)，则其相互作用能为负值，由此得作用力矩为 规律性认识——载流回路受力后，其转向总使回路交链尽可能多的磁通量。 例3.19 定性分析两载流圆线圈间的电磁力 。 4. 法拉第观点求磁场力 侧压力 纵张力 P194 书例3-26 求电磁铁对衔铁的吸力。 规律性认识—— ? 铁磁体与空气界面上的磁场力 ? B2； ? 在不同媒质分界面上的磁场力总是由 ? 大者指向 ? 小者，且方向垂直于分界面。 磁矢位（A） 边值问题 解析法 数值法 有限差分法 有限元法 分离变量法 镜像法 电感的计算 磁场能量及力 磁路及其计算 基本实验定律 (安培力定律） 磁感应强度（B）(毕奥—萨法尔定律) H 的旋度 基本方程 B 的散度 磁位 ) 分界面衔接条件 下 页 上 页 返 回 无感电阻 下 页 返 回 世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车 高温超导磁悬浮模拟实验车 常导磁悬浮实验 具体物理量、物理参数间类比关系为 平行平面磁场 平行平面静电场 Az ? Jz ? 1/? ? 类比课本p97 式2-110 例3.15 无限大铁板附近载流导线 I 的磁场。 [解] (1) 空气中的场分布： (2) 铁板中的场分布： ? ? 3.6 电感 3.6.1 自感 电感(自感L和互感M ) —— 描述一个电路或两个相邻电路间因电流变化而感生电动势效应的物理参数。 全交链： 部分交链： 当场中含有铁磁媒质(媒质非线性) 动态自感 静态与动态自感是同一的决定于线圈几何形状、尺寸，以及媒质磁导率的物理参数。 电感的计算 设定线圈中的电流I 各类方法 例 3.16 同轴电缆的自感 L。 l a , b [解] (1) 绝缘层中的外磁链 ?o (2) 缆芯中的内磁链 ?i ： (3) 全自感磁链 ?L ： ? 内自感 Li 与导线尺寸无关，仅与磁导率和线长有关； ? 外自感 Lo 与导线几何尺寸、磁导率有关。 书P182 例3-20 计算两线传输线的自感。 两线传输线的内自感为 3.6.2 互感 动态互感 例3.17 两对输电线间的互感。 [解] (1) (2) 3.6.3 线形回路的电感 线性媒质中线形回路电感计算公式(诺以曼公式)： 3.7 磁场能量 3.7.1 载流回路系统中的磁场能量 磁场对载流导体有力的作用，即是磁场具有能量的表征。 单个载流回路的Wm dt 时间内 线性媒质 n 个载流回路的Wm ? 类比于静电场 ? 在各向同性线性媒质中，以第 k 个回路为例，其磁链可表示为 各载流回路的固有能 相应回路间的互有能 ? 基于 的计算式 单个载流回路的自感： 和式化为积分，并扩展至整个空间 3.7.2 磁场能量的分布及其分布密度 3.8 磁场力 磁场力(电磁力)是磁场具有能量的一种体现(孤立的载流回路，载流回路之间、磁铁之间、电流和磁铁之间，均有此种磁场力的存在) 磁场力的计算方法 ： 1. 安培力计算公式——载流回路在磁场中受力 2. 洛仑兹力计算公式——运动电荷受力 3. 虚位移法 dW——外源送入系统的能量 dgWm ——相应于某一广义坐标变化(dg)而引起的Wm的增量 Fdg —— 在dg方向上，广义力(磁场力)所作的功 两对反相电流传输线 3.5 媒质中的磁场 3.5.1 媒质磁化 (1) 原子核的自旋 (2) 电子的自旋 (3) 电子绕原子核的环行 单元电流 ( 束缚电流 ) 磁偶极子 自旋磁矩 轨道磁矩 2）介质的磁化 无外磁场作用时，介质对外不显磁性， 1）磁偶极子 (magnetic dipole) 在外磁场作用下，磁偶极子发生旋转， Am2 磁偶极矩 图3.2.14 介质的磁化 下 页 上 页 返 回 图3.2.13 磁偶极子 m=IdS dS 转矩为 Ti=mi×B ，旋转方向使磁偶极矩方向与外磁场方向一致，对外呈现磁性，称为磁化现象。 图3.2.15 磁偶极子受磁场力而转动 类同于电场，定义每单元体积内，由元电流对应的磁偶极子磁矩的矢量和，即磁化强度矢量。 （A/m） 媒质被磁化后呈现的净磁矩，可以看作是在媒质中出现了等效的束缚电流，即磁化电流Im。 p161 3-31 3-39 ? 由斯托克斯定理 可知 ? 均匀磁化时， 为一常矢量 不均匀磁化时 在磁化媒质中，