《靜態(tài)場的解法》課件

靜態(tài)場的解法目錄contents靜態(tài)場的定義與特性靜電場的解法恒定磁場解法恒定電場解法靜磁場的解法01靜態(tài)場的定義與特性靜態(tài)場的定義靜態(tài)場是指在一定區(qū)域內(nèi)，物理量不隨時間變化的場。靜態(tài)場中，物理量如電場強度、磁場強度和電勢等都是常數(shù)，不隨時間變化。靜態(tài)場中的物理量不會隨時間發(fā)生變化，因此具有穩(wěn)定性。穩(wěn)定性均勻性無旋性在一定區(qū)域內(nèi)，靜態(tài)場中的物理量分布均勻，不會出現(xiàn)劇烈的波動。靜態(tài)場中不存在旋渦現(xiàn)象，即旋度為零。030201靜態(tài)場的特性在電子、電氣等領(lǐng)域中，靜態(tài)場分析用于研究電場分布、電容、電感等參數(shù)。電場分析磁場分析靜電場分析靜磁場分析在磁性材料、電磁感應(yīng)等領(lǐng)域中，靜態(tài)場分析用于研究磁場分布、磁導(dǎo)率、磁阻等參數(shù)。在靜電學(xué)中，靜態(tài)場分析用于研究電荷分布、電場強度、電勢等參數(shù)。在靜磁學(xué)中，靜態(tài)場分析用于研究磁荷分布、磁場強度、磁勢等參數(shù)。靜態(tài)場的應(yīng)用02靜電場的解法缺點對于非均勻電荷分布和復(fù)雜邊界條件，需要使用數(shù)值方法進行求解。電位求解法通過求解電位的泊松方程或拉普拉斯方程來求解靜電場。這種方法適用于規(guī)則或不規(guī)則的電荷分布，可以給出電位分布和電場強度的完整描述。應(yīng)用場景適用于各種形狀的導(dǎo)體和介質(zhì)，如球體、立方體、圓柱體等，以及任意形狀的電荷分布。優(yōu)點計算簡單，適用于各種復(fù)雜的電荷分布和邊界條件。電位求解法應(yīng)用場景適用于具有周期性或?qū)ΨQ性的靜電場問題，如無限長均勻帶電圓柱體、無限長均勻帶電圓環(huán)等。缺點只適用于具有周期性或?qū)ΨQ性的靜電場問題，對于其他問題需要采用其他方法進行求解。優(yōu)點能夠?qū)?fù)雜問題簡化為多個簡單問題，便于求解。分離變量法將電位或電場分量表示為多個變量的函數(shù)，然后通過求解這些變量的方程來得到電位和電場強度的解。分離變量法01020304有限差分法將連續(xù)的靜電場問題離散化為差分方程，然后通過求解差分方程來得到電位和電場強度的解。應(yīng)用場景適用于各種形狀的導(dǎo)體和介質(zhì)，以及任意形狀的電荷分布。優(yōu)點能夠處理復(fù)雜的邊界條件和電荷分布，計算精度高。缺點計算量大，需要使用計算機進行求解，對于大規(guī)模問題可能需要較長時間才能得到結(jié)果。有限差分法03恒定磁場解法

矢量磁位求解法矢量磁位矢量磁位是一個標(biāo)量函數(shù)，其梯度的模即為磁感應(yīng)強度。通過求解矢量磁位的泊松方程，可以得到恒定磁場分布。邊界條件在求解矢量磁位時，需要設(shè)定邊界條件，如磁力線平行于邊界、磁感應(yīng)強度垂直于邊界等。應(yīng)用范圍矢量磁位求解法適用于求解具有恒定磁場分布的問題，如永磁體、電磁鐵等。邊界條件鏡像法需要設(shè)定邊界條件，如電場平行于導(dǎo)體邊界、磁場垂直于導(dǎo)體邊界等?；驹礴R像法是通過引入虛設(shè)的源電荷或電流，將實際場源產(chǎn)生的場等效地分解為虛設(shè)源和鏡像源產(chǎn)生的場，然后分別求解這兩個場的分布。應(yīng)用范圍鏡像法適用于求解導(dǎo)體內(nèi)部和周圍的電磁場分布問題，如導(dǎo)體的屏蔽、電磁感應(yīng)等。鏡像法基本原理01有限元法是一種將連續(xù)的求解域離散化為有限個小的單元，并對每個單元進行近似求解的方法。通過將所有單元的解組合起來，可以得到整個求解域的近似解。邊界條件02有限元法需要設(shè)定邊界條件，如電場和磁場分別滿足的邊界條件。應(yīng)用范圍03有限元法適用于求解各種復(fù)雜的電磁場問題，如微波器件、天線設(shè)計、電磁兼容等。有限元法04恒定電場解法通過計算電容器間的電場分布，利用電容的定義式求解電容值。電容求解法通過計算導(dǎo)體內(nèi)電場分布，利用電導(dǎo)的定義式求解電導(dǎo)值。電導(dǎo)求解法電容與電導(dǎo)求解法邊界元法邊界元法是一種數(shù)值分析方法，通過將問題域劃分為一系列離散的邊界元，并求解邊界元上的電場分布，從而得到整個問題域的解。邊界元法適用于求解復(fù)雜幾何形狀和邊界條件的恒定電場問題。有限差分法是一種直接離散化方法，通過將問題域劃分為一系列離散的網(wǎng)格點，并求解網(wǎng)格點上的電場分布，從而得到整個問題域的解。有限差分法適用于求解大規(guī)模的恒定電場問題，且精度較高。有限差分法05靜磁場的解法磁矢量位求解法是一種求解靜磁場的方法，通過求解磁矢量位的波動方程來得到磁場分布。這種方法適用于求解無限域或大區(qū)域磁場問題，能夠得到準確的解。磁矢量位求解法的基本思想是將磁場問題轉(zhuǎn)化為波動問題，利用波動方程的解來求解磁場分布。這種方法需要使用數(shù)值計算方法，如有限差分法、有限元法等。磁矢量位求解法鏡像法是一種求解靜磁場的方法，通過引入鏡像電流源來模擬磁場分布。這種方法適用于求解有限區(qū)域磁場問題，特別是邊界條件較為復(fù)雜的問題。鏡像法的原理是將實際電流源看作是鏡像電流源和真實電流源的疊加，通過求解鏡像電流源和真實電流源產(chǎn)生的磁場分布，可以得到整個區(qū)域的磁場分布。這種方法需要使用物理模型和數(shù)學(xué)方法進行建模和計算。鏡像法VS有限元法是一種求解靜磁場的方法，通過將連續(xù)的磁場區(qū)域離散化為有限個小的元胞，并對每個元胞進行建模和計算，得到整個區(qū)域的磁場分布。這種方法適用于求解各種復(fù)雜的磁場問題，特別是邊界條件較為復(fù)