高等电磁场

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高等电磁场

2023-04-14 09:59| 来源: 网络整理| 查看: 265

虽然B站上可能没多少人关心这个问题,但我就是想写一写心得。如果有电磁场的大佬,请教教我如何学电磁场。如有错误,还麻烦您能不吝赐教,小弟感激不尽,小弟给您磕头了。

今儿先写对外等效。后面还有对内等效,以及love等效,Schelknoff等效。

要用到数理方程中的定解问题,亥姆霍兹方程,叠加定理,对偶定理,边界条件,边值条件,唯一性定理,镜像原理,格林函数,矢量磁位等基础电磁学知识。

首先是高等电磁场老师PPT课件:

对外等效的原理:

对外等效的原理

原理证明:

对外等效的证明

对外等效的应用

对外等效的应用

先无视V2中的电流源和磁流源,如果考虑的话,可以在后续过程里用叠加定理求解。

大体思路:

    V2中的电磁场由V1中的电流源J1和磁流源J1m产生。但V1是和V2不同的媒质空间,导致格林函数G0失效,无法直接求解,这就是问题复杂的原因。所以想办法将空间化为一个整体,这样就可以用格林函数G0求解。

    首先,V2中的电磁场满足相应定解条件:泛定方程为亥姆霍兹方程,边值条件是电磁场在边界上的切向分量的大小。由唯一性定理可知,只要泛定方程不变,边值条件不变,用什么样的方法求出来的解都是正确的。也可以这样理解,V2中现在无源,则在不加入额外源的情况下,泛定方程不会改变。再保证V2中电磁场在边界上的边值问题不变,V2中的电磁场就不会变。以此为基础,开始化简问题。

    由于V2中无源,不需要再化简了,所以从边界上下手。不知道观众老爷们有没有注意这样一个细节,在提出唯一性定理时,一直在扯V2的事情,只口未提V1。是的,唯一性定理只关心V2的事情,V1里发生了什么都无所谓。既然V1变成什么样都无所谓,又是问题复杂的罪魁祸首,我们就想办法“超度”V1。

    处理V1时,要遵循以下原则:第一,只能在V1内部下手,这样就能保证V2中不会多出额外的源,继而V2中亥姆霍兹方程不会变,从而满足唯一性定理的条件之一。第二,在处理V1时还要注意V2中电磁场的边值问题不能变,从而满足唯一性定理的条件之二。

    开始处理V1了。既然V1的媒质不同,我就强行换掉,填入与V2一样的媒质。此时空间变成同一媒质的无界区域。由于换掉了媒质,V1中的电磁场肯定要发生改变,但唯一性定理说这没关系,因为这是V1区域内的场。但是,原先在V1、V2相交的边界面上的边界没了,那原先放在这的边界条件肯定就变了。由于边界条件一变,唯一性定理暴跳如雷,说V2的边值问题变了,说啥都不同意这样改动。怎么办?只能给唯一性定理一点补偿,让它满意。这个补偿就是在边界面上的等效电流和等效磁流。等效电流磁流的加入是为了满足唯一性定理的边值条件,让V2中场不变的情况下,改变V1内的事物。唯一性定理是个倔老头,补偿给多了给少了他都不同意,所以要确定一个合适的等效电流磁流来满足唯一性定理。因为至始至终发生变化的都是V1中的场,所以肯定要用V1中的变化来判断给多少补偿,这样就得到了Js和Jsm的表达式。

好了,来看看现在是个什么情况。空间是无界的媒质空间,V2内没有额外的源,边值条件也满足,在原先V1和V2交界面上出现了由V1内电磁场变化决定的电流磁流。此时我们再求解V2中的场,就是在无界空间内求解有源问题。有的观众老爷会文,那V1内的场咋办,媒质变了,源变了,咋求?但要想一想,我们当初就是在求解V2中的电磁场,V1是啥样有必要求吗?求出来对求V2场有何用?所以,即便是我们让V1内的事物天翻地覆,但我们又不需要V1中的电磁场,它就是大水冲了龙王庙又如何?也就是说,我们用等效原理只能求V2中的电磁场,V1内的是求不出来的。

对外等效至此结束。



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