静磁学

✍ dations ◷ 2025-09-18 03:48:31 #静磁学
静磁学(Magnetostatics)是电磁学的分支,专门研究电流稳定(不随时间变化)的系统内磁场。在静电学中,电荷是稳定不变的;在这里,电流是稳定不变的。磁化强度不需要是静态的;静磁学的方程可以用于预测在纳秒或更小时间尺度内发生的快速磁性交换事件。 事实上即使电流不是静态,只要电流交替不迅速,静磁学是一个良好的近似。静磁学广泛应用于微磁学,例如磁记录设备的模型。起自麦克斯韦方程组,并做如下简化:静磁学方程,以微分形式与积分形式,分别展示于以下表格:其中, D {displaystyle mathbf {D} } 是电势移, B {displaystyle mathbf {B} } 是磁感应强度, E {displaystyle mathbf {E} } 是电场, H {displaystyle mathbf {H} } 是磁场强度, J f {displaystyle mathbf {J} _{f}} 是自由电流密度, S {displaystyle mathbb {S} } 是面积分的运算曲面, C {displaystyle mathbb {C} } 是路径积分的闭合路径, d a {displaystyle mathrm {d} mathbf {a} } 是微小面元素矢量, d ℓ {displaystyle mathrm {d} {boldsymbol {ell }}} 是微小线元素矢量, I f {displaystyle I_{f}} 是穿过闭合路径 C {displaystyle mathbb {C} } 所包围的曲面的自由电流。从比较上述方程与全版麦克斯韦方程组,注意到删除的项目的重要性,可以估算静磁近似方法的品质和误差。特别重要的是比较麦克斯韦-安培方程的自由电流密度项目 J f {displaystyle mathbf {J} _{f}} 与位移电流密度项目 J D = ∂ D ∂ t {displaystyle mathbf {J} _{D}={frac {partial mathbf {D} }{partial t}}} 。假若 J f {displaystyle mathbf {J} _{f}} 超大于位移电流密度 J D {displaystyle mathbf {J} _{D}} ,则可以忽略位移电流密度,而不会损失准确度。假设已知系统内所有的电流,那么,应用毕奥-萨伐尔定律,可以得到磁场:其中, r {displaystyle mathbf {r} } 是检验位置, r ′ {displaystyle mathbf {r} '} 是源头位置, μ 0 {displaystyle mu _{0}} 是磁常数, I {displaystyle I} 是源头电流, d ℓ ′ {displaystyle d{boldsymbol {ell }}'} 源头电流的微小路径元素。毕奥-萨伐尔方程适用于当介质是真空、空气或相对磁导率为1的类似物质。这包括了空心感应器和空心变压器。使用这方程,对于一个较复杂的线圈几何,可以分成几个部分积分,或者,对于很困难的几何形状,可以使用数值积分。由于这方程主要是用来解析线性问题,完整结果会是每一个部分的积分的总和。假若磁心(magnetic core)是一种高磁导率的磁性物质,而且空气间隙很小,则采用磁路方法比较有用。假若,与磁路相比,空气间隙很大,则边缘磁场的贡献会变得很重要。对于这类案例,通常必须使用有限元方法。对于铁磁性、亚铁磁性或顺磁性物质,它们的磁化强度主要是由电子自旋贡献出的。这些物质的磁场关系式必需显性地将磁化强度 M {displaystyle mathbf {M} } 纳入考量:假设电流为零,则安培定律变为这方程的一般解为其中, Φ H {displaystyle Phi _{H}} 是磁标势。将这解答式代入高斯磁定律,则可得到所以,磁化强度的散度 ∇ ⋅ M {displaystyle nabla cdot mathbf {M} } 扮演的角色类似于静电学里的电荷。注意到在这里,静磁状态是一种误称,因为静磁方程可以应用于快速的磁矩翻转(magnetization reversal)事件,即磁化强度会在纳秒内自我快速翻转方向的事件。

相关

  • 遗传物质遗传物质是生物用来储存遗传讯息的物质。目前已知的所有生物中,几乎全部都以DNA为遗传物质分子,少数如部分病毒,则以RNA作为遗传物质。除此之外,过去科学家曾经以为生物的遗传物
  • 食盐水生理盐水(生理食盐液、生理食盐水),生理学或临床上常用的渗透压与动物或人体血浆相等的氯化钠溶液,其浓度用于两栖类时是0.67~0.70%,用于哺乳类和人体时是0.85~0.90%。医学上,生理盐水
  • 焦虑症焦虑症或称焦急症(英文:anxiety disorder)是明显感觉焦虑和恐惧感的一种精神疾病。焦虑是对未来事件的担心,恐惧则是对当前事件的反应,这些感觉可能会导致身体症状,如心跳过速和颤
  • 酶联免疫吸附试验酶联免疫吸附试验(又称酵素免疫分析法,Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA),简称酶联法)利用抗原抗体之间专一性键结之特性,对检体进行检测;由于结合于固体承载物(一般为塑
  • 预防人体解剖学 - 人体生理学 组织学 - 胚胎学 人体寄生虫学 - 免疫学 病理学 - 病理生理学 细胞学 - 营养学 流行病学 - 药理学 - 毒理学预防医学是指以预防疾病的发生,来代替
  • 自然资产自然资产,指由中央主管机关即行政院农业委员会依《文化资产保存法》审查指定的具保育自然价值之自然区域、地形、植物及矿物。依其性质,区分为自然地景及自然纪念物。自然地景
  • 可待因可待因(Codeine),化学式为C18H21NO3,是一种鸦片类药物(opioid),有止痛、止咳和止泻的药效,它的硫酸盐或磷酸盐常用于药品中。可待因是一种存在于鸦片中的生物碱,含量约占0.7-2.5%。它
  • 以撒以撒(希伯来语: יִצְחָק‎;阿拉伯语: إسحٰق;英语:Isaac),又译依撒格或易司哈格,是《旧约圣经·创世记》中的人物,亚伯拉罕的嫡子,原配撒拉所生的独生子,以扫和雅各的父亲
  • 小角软骨小角软骨(corniculate cartilages、cartilages of Santorini (圣托里尼软骨)、小角状软骨、角质软骨)是由弹性软骨组成的两个小锥形结节,其与杓状软骨的顶端相关联、并于后方和
  • 生物神经网络生物神经网络(Biological Neural Networks)一般指生物的神经元、细胞、触点等组成的网络,用于产生生物的意识,帮助生物进行思考和行动。