2.2 煤质的本构关系
Maxwell方程(1)-(4)是用E,D,B,H,四个常矢量写出的方程,因为没有限定D与E之间和B与H之间
的关系,因而称之为Maxwell方程的非限定形式。显然,只有这四个方程是不能解出四个矢量的。因为要
确定一个矢量必须要给出它的旋度方程和散度方程,因而四个场矢量,总共需要4*(3+1)=16个标量方
程,而方程(1)-(4)只给出总共8个标量方程 ,是不能确定四个场矢量的。如果找出D与E之间和B与H
之间的关系,将这些关系代入,Maxwell方程就变成只有两个未知矢量的方程。通过对媒质的极化特性,
磁化特性以及导电特性的分析,可得出在静止,线性,均匀,各向同性媒质中有如下关系:
D=εE 式中ε=εrε0为媒质介电常数 B=μH 式中μ=μrμ0为媒质磁导率 J=σE 式中σ为媒质电导率
--------线性,各向同性煤质的本构关系。非铁磁性物质μr=1
例.聚乙烯εr=226,云母εr=3.7-7.5,聚苯乙烯εr=2.55,玻璃εr=5-10
把D=εE,B=μH,J=σE 代入就得到只有E和H两个未知场矢量的方程(限定形式的Maxwell方程组)
2.3 电磁场的边界条件
什么是边界条件?
在两种不同媒质的分界面上,场矢量E,D,B,H满足的关系,称为电磁场的边界条件。
为什么要研究边界条件?
在实际的电磁场问题上,总要遇到两种不同媒质的分界面(例.海水与空气的分界面,
导体与空气的分界面),边界条件在求解电磁场问题时占据非常重要的地位。
如何研究边界条件?
在不同媒质的分界面上,媒质的特征参数ε,μ,σ发生突变,导致场矢量也发生突变,
则微分形式的方程将失去意义。因而必须应用积分形式的方程组来导出边界条件。
注意:在时变电磁场中,场矢量不会因存在不同媒质的分界面而变得在时间上是不连续。
另外,为使边界条件与坐标系无关,采用分界面的切向和法向表示。
一.边界条件的一般形式
1.H的边界条件
由于电流与它所产生的磁场的正交性,我们在矢量H所在的平面上(即垂直于电流的平面)取一个无限
靠近分界面的无穷小的闭合路径,闭合回路C,长为无穷小量Δl,宽为高阶无穷小量h
H的切向分量在不同媒介分界面上是不连续的,与分界面上的传导电流面密度有关。
若不同媒质分界面上不存在表面电流(Js=0)则:H1t=H2t
注意分界面法线方向、绕行线路所围面积方向、绕行方向之间的关系。