工程电磁场分析的数理基础培训课件(ppt 36页).pptVIP

计算电磁学基础及软件应用;; ◇ 常用的方法;课程内容;概要： 基于宏观电磁理论描述表征电磁场特性的数学方程和关系式，形成建立工程电磁场数学模型和实施数值计算方法的数学物理基础。 ;1.1 数学模型;1.2 电磁场正问题数值分析;正问题的电磁场数值分析 基于MAXWELL方程组建立逼近实际工程电磁场正问题的连续型的数学模型； 采用相应的数值计算方法，经离散化处理，把连续型数学模型转化为等价的离散数学模型——由离散数值构成的联立代数方程组（离散方程组）； 最后，在所得该电磁场正问题的场量（含位函数）离散解的基础上再经各种后处理过程，就可以求出所需的场域中任意点处一场强、任意区域的能量、损耗分布等参数与性能指标。;电磁场正问题数值分析处理的流程图如图1-1所示。 ;;;1.3 电磁场逆问题数值分析;;;1.4 电磁场的Maxwell方程组 ;;如果介质的本构参数（m、e、s）是频率的函数，则称此类介质为色散介质。 如等离子体、水、生物肌体组织、雷达吸波材料。 如果介质中的本构参数是张量形式，则称此类介质为各向异性介质。 如等离子体的介电常数、铁氧体中的磁导率。 还有介质的本构关系更复杂，不能写成上述形式。 如手征介质，其电位移矢量与电磁强度和磁场强度都有关；对于磁感应强度也是如此。;电通（量）密度==电位移矢量;磁通（量）密度==磁感应强度;电流密度;; 广义形式Maxwell;1.4.1 动态电磁场 ;MAXWELL四个方程并不都是独立的。 对式（1-1）取散度，代入连续性方程（1-8），即导出（1-4）； 同理，对式（1-2）取散度，即导得（1-3）。 因此，只有两个旋度方程（1-1）和（1-2）是独立方程。 MAXWELL方程组须与媒质的构成关系式相结合，才能完成数学模型的构造。 每个旋度方程对应于三个标量方程，所以两个旋度方程给出了六个标量方程。 在给定场源与相应的定解条件下，时变电磁场待求场向量（E、B、D、H），共十二个独立的分量。;1.4.2 时谐电磁场 ;;;;1.4.3 准静态场 ;;;;无论是忽略电磁感应效应的电准静态，还是忽略位移电流效应的磁准静态，它们都满足所谓静态条件：Ll（或L/cT）。 也就是说，电??波以速度c传播通过所论电磁系统的最大线度尺寸L，其所需时间应远小于该电磁波变动一个周期所对应的时间T。 准静态下的源量和场量都是时间和空间的函数，但电磁波传播的推迟作用可以忽略不计， 给定某一瞬间的源，即决定了同一瞬间的场分布，而该场分布与稍早瞬间的源状态并无关联。 这表明，对于给定瞬间准静态的场的分析计算，完全等同于相应的静态场问题。 ;1.4.4 静态场 ;1.4.5 MAXWELL方程积分形式 ;洛伦兹规范