3.1 恒定磁场的基本定律3.1.1 回路的安培力3.1.2 比奥萨瓦定律3.1.3 洛伦兹力方程3.2 真空中恒定磁场方程3.2.1 散度与磁通连续性原理3.2.2 真空中的安培环路定理3.2.3 位函数与矢量泊松方程3.2.4 矢量磁位的计算与应用3.3 磁偶极子与介质磁化3.3.1 磁偶极子及其矢量磁位3.3.2 磁化介质及其电流密度3.3.3 介质中的恒定磁场方程3.3.4 磁化强度与相对磁导率3.3.5 磁化强度与电流的计算3.4 恒定磁场的边界条件3.4.1 磁感应强度边界条件3.4.2 磁场强度的边界条件3.4.3 电位函数的边界条件3.4.4 分界面上的磁场方向3.4.5 电流密度的计算方法3.5 无源磁场的标量磁位3.5.1 标量磁位与磁压定义3.5.2 拉氏方程与泊松方程3.5.3 磁荷密度与边界条件3.5.4 电位函数的边界条件3.5.5 磁感应强度计算方法3.6 恒定磁场的其它问题3.6.1 自电感与互电感3.6.2 内自感与外自感3.6.3 自感与互感计算3.6.4 能量与能量密度3.6.5 磁场力虚位移法
即
真空中的磁导率
磁感应强度 (磁通量密度)
单位为:
线电流:
面电流:
体电流:
例子
有限长直导线:
无穷长直导线:
电流环的轴线:
电流环的圆心:
无限大面电流:
宏观回路:
微观粒子:
洛伦兹力方程:
旋度场与无源性
磁通量与连续性
磁通
积分形式:
微分形式:
其中
矢量磁位
库仑规范:规定
矢量泊松方程:
矢量磁位的计算
可由毕奥–萨瓦定律或矢量泊松方程推得.
线电流:
面电流:
体电流:
或由
矢量磁位的应用
求磁感应强度:
求磁通量:
磁偶极子
一个小载流圆环,右手螺旋方向.
磁偶极矩 (磁矩):
矢量磁位
矢量磁位:
磁感应强度:
介质的磁化
介质磁化后:束缚电流 (磁化电流),附加磁场.
介质的分类:抗磁质,顺磁质,铁磁质.
铁磁质:剩磁、磁滞现象.
磁化强度矢量
均匀磁化 / 非均匀磁化.
磁化体电流密度:
磁化面电流密度:
磁场强度
考虑
于是定义磁场强度
安培环路定律
微分形式:
积分形式:
磁通连续性原理
微分形式:
积分形式:
矢量电位函数
泊松方程:
对于无源区域,拉普拉斯方程:
磁化强度:
介质的磁化率
在真空中,
顺磁质
铁磁质
磁感应强度:
相对磁导率
磁导率
顺磁质和抗磁质的
铁磁质的
磁化强度和磁化电流的计算
对于线性各向同性介质
媒质的本构方程
若理想导体内部没有电磁场也没有电流,则
若媒质 2 为导体,则
若导体表面有自由面电流,则将产生切向磁场强度分量.
矢量磁位
标量磁位
若
铁磁质的
自由电流
自由电流体密度:
自由电流面密度:
磁化电流
磁化体电流密度:
磁化面电流密度:
对于无源区域
矢量磁位:
标量磁位:
标量磁位
磁压:
多值性
标量磁位与磁压都具有多值性.
产生原因:
消除方法:规定积分路径不穿过电流回路围成的区域 (磁障碍面).
均匀磁化:
非均匀磁化:
磁荷密度
磁荷体密度
磁荷面密度
磁场强度的边界条件
矢量磁位的边界条件
标量磁位的边界条件
利用标量磁位
利用矢量磁位
自电感
磁通:
磁链:
自感:
互电感
互磁链:
自感大于零,互感可正可负.
磁链:
内磁链:
外磁链:
电感:
内自感:
外自感:
长直导体的内自感
注意
互感
矢量磁位:
磁通:
诺依曼公式:
自感
外自感:
内自感:
自电感:
两个回路
互感系数:
耦合系数:
磁场能量
对于复杂系统,利用
若回路电流不变
若回路磁链不变