求介质中磁场强度和磁感应强度ppt课件

精选,6.4边界条件和磁路定理,做一个扁平盒子的高斯面，侧面很小，通量可忽略。,介质2,介质1,磁感应强度的法向分量在介质界面上连续,介质2,介质1,依据磁场的高斯定理和有介质存在的安培环路定理，能够导出磁场在两种物质界面(包括真空)两边的关系，这些边界条件是求解有磁介质存在时磁场分布的基础。,6.4.1磁场的边界条件,精选,窄边是无穷小量，法向分量对积分无贡献。,磁场强度的切向分量在界面上连续。,磁感应强度法向分量在界面上连续的条件适用于任何界面,磁场强度切向分量在界面上连续只适用于两种磁介质界面(包括真空)，即在界面上没有传导面电流。,*如果界面上除磁化面电流以外没有其它的面电流,精选,即,两介质区中的磁场强度分别为,和,例题：,在一同轴电缆中填满相对磁导率r1和r2的两种磁介质，各占一半，且介质面为通过电缆轴的平面。设电流为I，求介质中磁场强度和磁感应强度。,解：,把同轴电缆的内导体圆柱和外导体圆柱壳当作理想导体。本题中磁介质界面与磁感应矢量垂直，可知两磁介质中的磁感应强度大小相等。可得,精选,介质2,介质1,对于线性磁介质，,在两种线性磁介质界面两侧，,磁感应线在界面两侧一般会发生“折射”。折射时，界面两侧磁感应线与界面法线夹角的正切之比等于两侧相对磁导率之比。,精选,6.4.2高磁导率材料的边界效应,设介质1是铁磁材料,介质2是真空或一般磁性材料，,因而有,如果不等于零，右边就必是一个大数，就接近90o。,介质1,即，如果磁介质外磁力线不垂直于界面，则磁介质内磁力线接近平行于界面。,高磁导率材料通常被称为高材料，在电磁技术和磁屏蔽技术上有广泛的应用。用这种材料实现磁屏蔽的原理是什么呢？,精选,介质2,介质1,反过来看,如果明显偏离90o,一定很小,即，如果在高磁导率介质中磁力线明显不平行于界面，在介质外磁力线必接近垂直于界面。,6.4.3磁路定理,高磁导率材料有把磁场集中到它的内部的作用，把线圈绕到闭合铁芯或接近闭合的铁芯上不仅磁场大大增强，而且磁场基本上集中到铁芯内部。,由铁芯和小间隙构成的磁感应线集中的通路，称为磁路。,精选,做一环路L,如图：,忽略漏磁，所有的磁通都是相同的,与电路比较,把磁路的公式，写成与电路相似的形式,磁位降落,精选,闭合环路的磁动势等于各段磁路上磁位降落的和,磁路定理,例,线圈5000匝，电流4安培,铁芯截面0.01m2,总长度2.0m,气隙宽度0.05m,求气隙中的磁感应强度,分别求出铁芯和气隙的磁阻,算出磁通,计算磁感应强度,自己算一下，和书上的结果比较,精选,6.4.4磁分流,既然有了磁路的概念，当然也就有磁路的并联与串联结构。,前面的例子就是一个串联磁路,NI,Rm1,Rm2,磁屏蔽是一个并联磁路的例子,把一个高磁导率的介质圆筒壳放在磁场中，磁力线将集中在介质壳中，圆筒中的空间中的磁场变弱。这就是磁屏蔽的结果。,磁屏蔽并不能实现完全屏蔽。,精选,6.4.5电感器中的磁路,匝链数,可以通过调节磁阻来调节自感,在电感线圈中充满高磁导率材料可以极大地增加电感系数(没有漏磁)。如果线圈的匝数为N，磁路的磁阻为Rm，则当通过线圈的电流为I时，通过线圈任一截面的磁通量为,自感系数为,精选,HOMEWORK,6.66.76.86.96.106.11,“Assimpleaspossiblebutnotsimpler”,AlbertEinstein,精选,第七章电磁场与电磁波,7.1电磁场的基本方程,7.1.1电磁场,在我们研究非稳恒的电场和磁场时，有两个重要的规律把电和磁联系到一起了。,变化的电场产生位移电流，而位移电流和传导电流一样有磁场伴随。,变化的磁场感生出涡旋电场这是法拉第电磁感应定律,变化的电场-变化的磁场-变化的电场,经过多年的研究，人们对电和磁的认识越来越深刻，逐渐认识到电和磁是一个统一体的两种表现。Maxwell总结了这些规律提出了Maxwell方程组。实际上，我们这一章也就是前面各章所学电磁理论的总结。,精选,电场强度的高斯定理,积分形式,微分形式,电位移矢量的高斯定理,磁感应强度的高斯定理,静电场强度的环路定理,安培环路定理,磁场强度的环路定理,法拉第电磁感应定律,电场和磁场既互相联系，又在一定条件下相互激发、相互转化形成一个统一体-电磁场,静电场和稳恒磁场只是它们的特殊形式而已,全部电荷,自由电荷,全电流和磁化电流,全电流,精选,7.1.2麦克斯韦方程组,各向同性线性介质,自由电荷,全电流,传导电流,精选,以上方程，构成了描述电磁场的完备方程组,从这一方程组出发，加上具体问题的初条件、边条件，运用有效的数学工具就能够导出所有宏观电磁问题的解,界面上不存在自由电荷和传导面电流,精选,7.2电磁波的基本概念,7.2.1电磁场的运动-电磁波,假设在各向同性线性介质中，并且,利用矢量恒等式,精选,左边用矢量恒等变换,代入得,波动方程,波动方程的一般形式是,对照可知,精选,Where,Isthespeedoflight!,同样可以推出H、D和B的类似的波动方程,由麦克斯韦方程组可以导出电磁场的波动方程，即麦克斯韦预言了电磁波的存在。这一预言，以后不断地得到实验证实。当今的时代，电磁波已经是人们生活中不可缺少的东西。,电磁场的波动方程指出电磁波在真空中的传播速度是c，后来光速的测量得到惊人的结果就是光在真空中传播的速度也是c。由这惊人的一致性，麦克斯韦提出光是一种电磁波，这也被实验所证实，确立了光的电磁理论。,电磁波的波速与介质的性质有关，即电磁场与物质的相互作用是决定波速的因素之一。因此，电磁波的波长因传输介质而异。通常所说的波长是指真空中的波长(空气中的波长与真空中波长很接近),长波、中波、短波、微波、红外光、可见光、紫外光、X光、射线,精选,7.2.2能流密度矢量,导出的办法就是根据电磁场能量的变化和能量守恒定律：如果在空间有一闭合曲面，则能流密度矢量对该闭合曲面的通量，就等于每秒通过该曲面流出的能量。,能流密度矢量S的定义：S的方向指向能量流动的方向；S的大小等于单位时间内通过与S垂直的、单位面积的能量。,外界对单位体积介质作功功率为,我们在前面介绍了能流密度矢量-玻印廷矢量，现在我们从电磁场理论导出这一物理量。,精选,应用矢量恒等式,得,上式是外界对单位体积介质作功的功率，对某一个闭合曲面内的整个体积作功功率是,如果是外界做负功，上式可改写成,该式左边是单位时间闭合曲面内能量的减少，右边第一项是单位时间通过表面流出的能量，第二项是单位时间内电场对传导电流所作的功,精选,定义玻印廷能流矢量，,电磁场的运动是有条件的。如果空间中只有电场或磁场，或者E和H平行，则S=0，即电