电磁场数值计算(基本原理)

电磁场数值计算

王泽忠2/6/20231华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所电磁场电动力学电磁理论电磁学2/6/20232华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所Charles-AugustindeCoulomb(1736-1806)库仑2/6/20233华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所Charles-AugustindeCoulomb(1736-1806),amilitarycivilengineer,retiredfromtheFrencharmybecauseofillhealthafteryearsintheWestIndies.ForcedfromParisbythedisturbancesoftherevolution,hebeganworkingathisfamilyestateanddiscoveredthatthetorsioncharacteristicsoflongfibersmadethemidealforthesensitivemeasurementofmagneticandelectricforces.HewasfamiliarwithNewton'sinverse-squarelawandintheperiod1785-1791hesucceededinshowingthatelectrostaticforcesobeythesamerule.2/6/20234华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所André-MarieAmpère(1775-1836)安培2/6/20235华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所André-MarieAmpère(1775-1836)wasachildprodigywhoseearlylifewasmarredbytragedy:Ampère'sfatherwasbeheadedinhispresenceduringtheRevolutionand,later,hiswifediedfouryearsaftertheirmarriage.Asascientist,Ampèrehadflashesofinspirationwhichhewouldpursuetotheirconclusion.WhenhelearnedofØrsted'sdiscoveryin1820thatamagneticneedleisdeflectedbyavaryingnearbycurrent,hepreparedwithinaweekthefirstofseveralpapersonthetheoryofthisphenomenon,formulatingthelawofelectromagnetism(Ampère'slaw)thatdescribesmathematicallythemagneticforcebetweentwocircuits.2/6/20236华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所MichaelFaraday(1791-1867)法拉第2/6/20237华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所MichaelFaraday(1791-1867)wasborninavillagenearLondon.Hisfatherwasamigrantblacksmithoftenillandincapableofprovidingforhisfourchildren.Faraday'sgreatopportunitycamewhenhewasofferedatickettoattendchemicallecturesbySirHumphreyDavyinLondon.FaradaywentandsentaboundcopyofhisnotestoDavyaskingforemployment.FaradaybeganasDavy'slaboratoryassistant.IthasbeensaidthatFaradaywasDavy'sgreatestdiscovery.Faradaybecamethegreatestexperimentalistinelectricityandmagnetismofthe19thcentury.Heproducedanapparatusthatwasthefirstelectricmotorandin1831hesucceededinshowingthatamagnetcouldinduceelectricity.QueenVictoriarewardedhislifetimeofachievementbygrantinghimtheuseofahouseatHamptonCourtandaknighthood.Faradayacceptedthecottagebutrejectedtheknighthood.2/6/20238华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所JamesClerkMaxwell(1831-1879)麦克斯韦2/6/20239华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所JamesClerkMaxwell(1831-1879)camefromamiddleclassEdinburghfamily.HeisrankedwithNewtonandEinsteinforthefundamentalnatureofhismanycontributionstophysics.Mostimportantly,heoriginatedtheconceptofelectromagneticradiationandhisfieldequations(1873)ledtoEinstein'sspecialtheoryofrelativity,Itisironicthatwhenin1860theUniversityofAberdeenwasformedbyamergerbetweenKing'sCollegeandMarischalCollegewhereheheldapost,Maxwellwas"redundant".HeappliedattheUniversityofEdinburgh,butwasturneddowninfavorofanother.HefounditnecessarytomovetoLondon'sKing'sCollege.In1871,MaxwellwasappointedthefirstCavendishprofessorofexperimentalphysicsatCambridge.Maxwelldiedatforty-nineafterashortillness.HewasburiedinScotlandinthefamilyplot;therewerenopublichonorsathispassing.2/6/202310华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所HeinrichRudolfHertz(1847-1894)赫兹2/6/202311华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所HeinrichRudolfHertz(1847-1894)wasthefirsttobroadcastandreceiveradiowaves.Maxwell'stheoryhadbeenbasedonunusualmechanicalideasabouttheetherandhadnotbeenuniversallyaccepted.In1884,HertzrederivedMaxwell'sequationsbyanewmethod,castingtheminmodernform.Then,between1885and1889,asaprofessorofphysicsatKarlsruhePolytechnic,heproducedelectromagneticwavesinthelaboratoryandmeasuredtheirwavelengthandvelocity.Heshowedthatthenatureoftheirreflectionandrefractionwasthesameasthoseoflight,confirmingthatlightwavesareelectromagneticradiationobeyingtheMaxwellequations.2/6/202312华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所AlbertEinstein(1879-1955)爱因斯坦2/6/202313华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所AlbertEinstein(1879-1955),oneofthegreatgeniusesofphysics,grewupinMunichwherehisfatherandhisunclehadasmallelectricalplantandengineeringworks.Einstein'sspecialtheoryofrelativity,firstprintedin1905withthetitle"OntheElectrodynamicsofMovingBodies"haditsbeginningsinanessayEinsteinwroteatagesixteen.Thespecialtheoryisoftenregardedasthecapstoneofclassicalelectrodynamictheory.2/6/202314华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所GustavRobertKirchhoff(1824-1887)基尔霍夫2/6/202315华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所GustavRobertKirchhoff(1824-1887),Germanphysicist,announcedthelawswhichallowcalculationofthecurrents,voltages,andresistancesofelectricalnetworksin1845whenhewasonlytwenty-one.Infurtherstudieshedemonstratedthatcurrentflowsthroughaconductoratthespeedoflight.HisotherworkestablishedthetechniqueofspectrumanalysiswhichheappliedtodeterminethecompositionoftheSun.2/6/202316华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所电磁场的工程应用领域1、机电能量转换发电机、电动机、变压器2、电力系统传输线参数、线路结构、杆塔、绝缘子等3、通信电磁波辐射、波导、微波，散射4、生物电磁学辐射对人体影响、生物影响、治疗5、电磁兼容6、信息计算机存储、磁带记录2/6/202317华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所地磁场、太阳耀斑、磁暴2/6/202318华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所雷电2/6/202319华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所汽轮发电机2/6/202320华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所水轮发电机2/6/202321华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所变压器2/6/202322华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所变电站2/6/202323华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所雷达2/6/202324华北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Current1320A Freq400kHzCoil: Radius1.0cm Wire0.89mmCopperBall: Diameter1cm Mass4.66gRef:W.Brisley&B.S.Thornton:Brit.J.Appl.Phys.,v.14,p.682,19622/6/202329华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所MagneticForceReactionFieldLevitationForce(mN):Theory45.72Lorentz42.04MaxwellStr44.60VirtWork44.73提升力

2/6/202330华北电力大学（北京）－电力工程系－高电压与电磁兼容研究所2-DMagnetostatics(2-D静磁场)

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