电磁场小论文
1引言 我们都知道在静电场和静磁场的情况下,静电场和静磁场都具有唯一性定理:静电场静电场唯一性定理是在一个空间内,导体的带电量或者电势给定以后,空间电场分布恒定,唯一,边界条件可以是各导体电势,各导体电量或部分导体电量与部分导体电势之混合[1];静磁场的唯一性定理:我们假设磁场空间为一封闭曲面S所包围,如果S有限,则给定S面上的法向磁感应强度BSn件,以与高斯定理一致;如果S无限,则要求BS趋于0,其次,设磁介质各向同性,磁导率已知但允许出现非均匀性,以及在不同磁介质界面处出现间断[2]。静电场、静磁场和时谐电磁场定解问题的唯一性定理可应用微分几何的外微分分析对其进行统一表述和证明.那么在时变电磁场中是不是也具有唯一性定理呢? 法拉第电磁感应定律表明时变的磁场能够产生电场,反之,时变的电场也能够产生磁场。时变的电场和磁场相互激励、相互依存,构成了统一电磁场不可分割的两部分。自然界中所存在的磁场室友激励源产生的,一旦激励源确定后,电磁场也就随之确定了。如果考虑范围局限于一个有限区域内,那么这个有限区域内的电磁场,除了由处在这个区域内的激励源产生,还可以由这个区域外的激励源产生,仅知道这个区域内的激励源还不能完全确定这个区域内的电磁场。为了彻底确定这个区域内的电磁场,还必须知道区域外的激励源的影响。外部激励源的影响反映在区域边界的边值上。电磁场的基本问题就是给定所有边界上的边界条件求出满足麦克斯韦方程组描述的电磁场的解。同一电磁场问题的求解可以采用不同的场量作变量求解,也可以采用不同的方法求解用不同的变量或者是用不同的方法求解得的电磁场定解问题的解答是不是正确的?电磁场定解问题的解是不是独一无二的?这就是电磁场的唯一性问题。电磁场唯一性定理是电磁场理论中的基本定理之一。经典的电磁场名著《Electromagnetic Theory》是这样表述时变电磁场唯一性定理的“在时间:t>0的所有时刻,闭区域V内的电磁场是由整个V内之电和磁矢量的初始值,以及t 0时边界上电矢量E(或磁矢量H)之切向分量的值所唯一确定的。” 麦克斯韦方程组是电磁场理论的核心内容,是分析电磁场问题的理论基础。根据这组方程,可以建立实际电磁场初边值问题的表达式,然后用某种方法求出该初边值问题的解。惟一性定理是保证用不同的方法求解麦克斯韦方程组时都能得到同样结果的理论依据。现行的电动力学和文献对于静电边值问题的惟一性定理和静磁边值问题的惟一性定理的证明讨论较多,臻于完善。而对时变电磁场惟一性定理的证明涉及不多,有些教科书虽有讨论,但采用边界上电磁场的零值强条件而不具一般意义;经典的电磁场名著讨论了E边值或H边值的边界条件却忽视了边值情况而存在局限。其主要表现有:
(1)对切向边界条件的描述与实际使用状况不完全符合。该定理指出,为了唯一地确
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