当前课程知识点:电动力学(上) > 第二章 静电场和稳恒电流的电磁场 > 2.10 磁场问题的一般解法 > 有传导电流
然后就是最复杂的说
前面都是没有传导电流
不管它有没有剩磁
没有传导电流为什么能弄呢
没有传导电流那个安倍环路定理
就磁场强度的旋度就等于0
然后我们就和电场的
强度旋度等于0类似
这样我们就可以引入磁的磁标式
就可以和电场对应的去做
现在有传导电流
磁场强度的旋度就不等于0
所以就好像不能那么做了
所以要说磁场和电场
不一样的地方
最主要就体现出有电流的这块
那么我们现在就看一下
有电流的情况是不是还可以
按照我们原来的思路
往电场那个方向靠
那么有电流就这多了这一项
这个磁的性质方程
我们还是简单一点
就因为没有剩磁
实际上这时候
你也可以考虑有剩磁的
因为前面有剩磁它前面又考虑过
那你如果是想扩充到有剩磁
你就加上
按我们前面那个处理就是了
然后边界上这块也有电流
就这 就关键是这两项会多
这是和静电场不一样
静电场这一项
这块是对应的是0这个地方
这个地方也是0
现在这是和静电场
有本质的不一样的地方
也是我们现在的挑战
那么我们还是坚持我们那个思路
设法往我们静电场那边靠
问题是能不能靠上去
那么这个做法呢
就和我们当初在算静电场时候
我们最开始都讨论
没有电荷的时候
没有自由电荷
说那个得到的是
齐次拉普拉斯方程
有自由电荷怎么办呢
我们先把自由电荷贡献的
场给分出去
剩下的那一部分说是边界上
或者边界外面电荷产生的
那个时候说是满足齐次拉普拉斯方程
这个也是这样
就是有电流的贡献
我们就把电流
贡献的磁场给分出去
电流贡献的磁场
我们用毕奥萨伐定律我是可以算的
我把它分出去 剩下的部分
那些极化的那些东西
最后发觉就可以对应
基本思路是这样
那么我们现在就用这个电流
有体电流还有面电流
用毕奥萨伐定律定义一个
磁感应强度
这毕奥萨伐定律就出来了
毕奥萨伐原来写体积的
这个体积这本来dτ乘上j
就是你在那个面上就是ds乘上i
就是那个面电流的
这个电流产生体电流和面电流
产生的这个磁感应强度
按我们第一章那些推
你是倒过来看
它自然就满足没有磁单极
然后它的安倍环路定理
然后这个边界条件
在假定有一个边界上
它的法向是连续
切向是等于这个i的
当初我们实际上是先从
有了这个一点点往下微商
这么微出来的
现在我就不做那过程
就是直接就写这个结果
就是这个表达式 这个解
这实际上是它的这个的解
就直接代进去就是了
好 这是这个电流
产生的这个部分
实际上是 我们是知道的
具体写下来
就是我们这个B0
是刚才写出来那表达式
它是有满足这个方程
这个边界条件
写在这 我们现在就这么着分
把现在这个问题的磁场强度
因为我们最后是要用磁场强度
作为必要量
这是在这个求解问题里面
磁感应强度只是一个辅助的量
我们把磁感应强度里
分出么一个 这个部分
剩下的叫H'
那么在介质上的
这个磁感应强度是B
是等于μH 是这么着的
所以这H是这个
所以磁感应强度里面就分出来
这么一个项
然后还有和H'是这一项
我们现在想把最开始
这个问题里面的方程和边界条件
化成对H'的方程边界条件
我们来证明H'的
方程和边界条件
就可以和电场去完全对应
就是没有不好的
就是不会算的那些电流的那些项
基本是这么一个思路
一个一个算
无非就是算什么呢
算磁场强度的旋度 散度
然后边界上的法向和切向
就是算这些
那么就一个算看看
这个很重要的是要证明这个磁场
这个H'这个磁场强度的
旋度是等于0
如果是等于0就能和那边对应了
那我们就算
把这个移到等号另外一边
然后做旋度 就是这个项
前面这个直接用安倍环路定理
这个是它
后面这个项就用这个方程
这样后面这个项
因为用这个方程 也是jc
这俩就减掉了
所以这个确实等于0
这是第一个
第二个就算它的那个和电场去对应
ε换成μ
然后E换成H'
这个H'同样用这个式子代进去
就是这个样子
然后一个是微这个
然后还微这后面
注意现在这个μ一般的情况下
这μ也不一定是常数
就是我现在没说这个μ
咱们一般讲
这没说这μ一定是均匀介质
所以微后面这个项会有微这个μ的
微这个B0的
微μ的写在这微这B0的写在这
B的散度是等于0 B0的散度是等于0
所以就剩下这一项
这一项
所以这个东西不见得等于0
取决于这个介质是不是均匀
如果是均匀的话这项就是等于0
如果不均匀它会有效的贡献一个
这个项没有关系
这个不等于0就相当于什么
和电场对应相当于电
对应的电的问题
有自由电荷就是了对不对
就像我们刚才剩磁似的
剩磁也是加了一个
这个项不等于0
因为这是散度的部分
好了 然后再算
这是方程 两个方程
确实可以对应上去
这个是对应
关键是这个等于0
这个不等于0
你就相当于那边有自由电荷就是了
就是自由电荷拿这个算就是了
然后是这个边界条件
边界条件很重要
是这个切向的边界条件要求
也是等于0才行
因为当初的
那个电场的切向是连续的
那么看一下是不是
我们把H就换成它
这是 这个2就是这个H2
这B02这个项
1就换成是这个
这个0是这个0
1和2是代表介质两边的
那么把这个B的这个化在一起
H的化在一起
这是H的边界条件
H的边界条件是不等于0的
是有一个i的
然后B的边界条件也有i的
但是这两个都是ic就减掉了
就跟类似这个似的减掉
就是我们这么设计的
它正好都减掉
所以虽然这里面分别的都不等于0
但是我们这么选
它互相都抵消掉了
确实新的这个磁场强度的
这个切向是连续的
法向同样的拿这个代
也是把它代回去
然后这两个磁导率可能不一样
B2减B1的法向本来就是连续的
这个B02和B01虽然法向是连续的
但是我就写成个B0就是了
n点乘B0 两个是一样的
但是前面这个系数可能不一样
所以我把那个一样的提在外面
B02和B01我就不区分了
在边界上反正它的数值都是
法向都是一样就写一个B0
边界上的这个B0
然后这有一个差
这个不等于0也没关系
就是边界上有对应的电场
就是面电荷就是了
所以你会发觉方程 边界条件
和电场完全都对得上
那就电场的事情了
又是不是我们的事情了
你现在需要算的
只要这个B0知道
B0刚才我给出来了也就完了
所以现在的情况和电场对应就是
额外的这部分的
磁场强度和电场去对应
还是μ和ε对应
然后多了一个体电荷密度
是对应的是这一项
对应面电荷密度对应是这个项
这是没有剩磁的
有剩磁你就
在那个里面再加上剩磁的项
剩磁还会对这个
额外有贡献就是了
所以有传导电流一样可以
虽然有传导电流
我们只是把传导电流
分出来就是了
那么我们到这三个做法
没有传导电流没剩磁
没有传导电流有剩磁
有传导电流
实际上是四种情况
有传导电流有没有剩磁
你会发觉这些
全都可以和静电场去对应
那么相应的这个物理的现象
因为结果 解都是一样的
所以那物理现象也是一样
只不过这个会多
就是像这个
会多了一些纯电流的部分
这个是它额外的东西
就是它有一部分
和电场是完全是一样
基本上是这么着
-概论
--video
-四个问题
--四个问题
-教学大纲
--Video
-绪论作业
--绪论作业
-0.1 矢量分析
--矢量的直观定义
--矢量间的点乘
--矢量间的叉乘
--三角形的边与角
--空间转动与矢量
-0.2 场论
--场的定义
--场的微分性质
--梯度的线积分
--散度的体积分
--旋度的面积分
-0.3 δ函数
--一维空间δ函数
--三维空间δ函数
-0.4 曲线坐标
--柱坐标
--球坐标
-0.5 亥姆霍兹定理
--亥姆霍兹定理
-第零章 数学准备--0.6第零章作业
-1.1 电磁相互作用的源和场与真空中的基本实验定律
--电磁相互作用的源
--电磁相互作用的场
-1.2 真空中电磁相互作用的场方程
-1.3介质中电磁相互作用的场方程
--物质的电磁性质
--电磁场的边值关系
-1.4电磁相互作用能量动量的转化与守恒
--动量转化与守恒
--电磁能量传输
--张量力与辐射压力
-第一章 电磁现象的普遍规律--1.5第一章作业
-2.1 静电势及其微分方程
--非极值定理
-2.2 唯一性定理及其应用
--静电唯一性定理
-2.3 拉普拉斯方程-分离变量法
--齐次与非齐次方程
--球坐标,柱坐标
--球坐标例1
--柱坐标例1
--球坐标例2
-2.4 镜像法
--基本思想
--例1、2、3
--例4
--例5
-2.5 保角变换
--二维场论
--二维拉普拉斯方程
--例子
-2.6 格林函数
--一般情况
--边值问题
--例子
-2.7 静电场的能量
--静电场的能量
--相互作用能
--汤姆森定理
-2.8 稳恒电流的电场
--恒定电流的电场
--例1
--例2
-2.9 稳恒电流的磁场
--矢量势及其方程
-2.10 磁场问题的一般解法
--无传导电流无剩磁
--无传导电流有剩磁
--有传导电流
--磁镜像法
-2.11 多极展开
--一般讨论
-第二章 静电场和稳恒电流的电磁场--2.12第二章作业
