永磁体空间磁场的分析计算及其在永磁磁力轴承中的应用

在介绍三种永磁体空间磁场计算模型的基础上,利用泛函理论分别推导出等效磁荷模型和等效电流模型对应的变分形式,并就等效磁荷模型详细地介绍了有限元法．由于等效磁荷模型使用仅有一个自由度的标量磁位,因而计算起来比具有三个自由度的矢量磁位的等效电流法更简便．从永磁磁力轴承磁场的计算算例中可以看出,用等效磁荷模型的有限元法计算永磁体空间磁场是非常简便和有效的．     

矩形截面有限长螺线管磁场的计算

如果将螺线管的表面电流看成是磁介质的磁化电流,那么螺线管的磁场就与介质的磁场完全相同。于是可以通过计算磁介质的磁场得到螺线管的磁场。根据公式B=μ0(H+M),磁介质的磁场或者磁感应强度可以分为两部分:一部分是磁化强度的贡献,另一部分是磁场强度。对于磁介质来说,由于没有传导电流,所以磁场强度的环路积分是零,而磁场强度对于闭合面的积分不是零。也就是说,这种情况下,磁场强度的方程与静电场电场强度的方程完全相同,因此可以用计算静电场电场强度的方法计算磁场强度,这就是处理磁场的等效的磁荷方法。利用等效的磁荷方法对矩形截面的有限长螺线管的磁场进行了讨论,给出了对称面上精确磁场的解析表达式,磁场的解析表达式中不包含积分和难以求和的级数,同时进行了数值分析。     

基于磁荷概念的稳恒电流磁场理论的理解

本文从磁荷概念出发,利用磁荷与电荷之间的相似性,由静电学知识直接能给出空间磁场和磁势的表达式.再引入磁壳的概念,利用磁壳的一个简单性质和与电流回路的等效性,得到稳恒电流磁场中几乎所有理论公式.这种以磁荷角度讨论磁学的路线,是深刻理解磁现象的重要途径.     

基于磁荷面分布的舰船磁场预测方法

利用等效源观点, 把钢铁建造的舰船船体视为等效磁荷面分布, 建立了该分布与磁场传感器测量值之间应满足的第一类Fredholm积分方程, 然后利用广义逆矩阵对积分方程离散化后得到的线性方程组进行求解, 并以矩阵条件数来衡量方程组的病态程度, 最后利用求解得到的磁荷分布来预测舰船在空间中任意点上产生的磁场. 数值模拟表明该方法可以准确地识别磁性从而得到精确的磁场预测值. 最后利用一个船模实验验证了本方法. 关键词： 舰船 磁场 磁荷 积分方程     

用磁介质磁化理论的两种观点妙解静磁场——兼论与界线距离成反比分布的等量异种磁荷板的磁场

本文利用磁介质磁化理论的分子电流观点对一静磁场进行了求解,然后,根据静磁场的解利用磁介质磁化理论的磁荷观点求出了该场的极化磁荷分布,在此基础上,利用静磁场的叠加原理求出了一个磁荷分布——真空中与界线距离成反比分布的无限大等量异种磁荷板的磁场.     

均匀外磁场中的超导椭球

本文利用"等效的磁荷观点"简捷地求出了均匀外磁场中超导椭球的面电流密度,体现了电场与磁场之间的对称之美。     

应用磁荷观点一例

本文利用"等效的磁荷观点"简捷地求出了带有正弦型面电流的长圆柱体周围的磁场,体现了电场与磁场之间的对称之美.     

电流环支承的超导球表面磁场计算

本文基于磁荷模型采用解析方法推证出电流环在超导球表面产生的磁场分布.首先不考虑超导球的抗磁性,由Biot-Savart定律计算出电流环在球面产生的磁场.再根据Meissner态超导体的边界条件,并基于磁荷模型计算出超导球的感应磁场.将电流环产生磁场与超导球的感应磁场叠加得到超导球表面的合磁场.     

工科物理教学中用简洁的方法介绍磁荷观点

工科物理中通常只介绍电流激发磁场。在永磁铁中出现磁场强度H时，学生往往疑惑不解，本文通过特例，采用磁场强度的高斯定理和它的环路定理介绍了等效磁荷观点。     

电流元观点下均匀磁化球体内部磁场问题的等效求解

与磁介质相关的一个典型问题是计算均匀磁化球体内部的磁场分布,即求解空间中半径为R、均匀磁化强度为M的球体内部的磁感应强度B的分布.若取球体表面或球体体积作为微元,对球内一点的磁场与积分上下限的表达式将难以解析求解;而传统的磁荷观点求解方法往往缺失了对磁荷等价性的严格论证,因此目前尚无在普通物理的知识背景下简洁严谨的求解方案.因此,本文在符合物理本质的电流元观点下,利用割补和等效替代的思想,用简明的推导给出了该问题的等效解法,对电磁学中的相关教学研究有较好的启发作用和参考价值.     

读“等效的磁荷观点”有感

文章在假想的“磁荷世界”中修改了麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式.由磁的库仑定律出发,并根据磁荷与电荷产生的电磁场的等效性,得到真空中静磁场的高斯定理和环路定理.仿照“电荷世界”中的电流定义了磁流强度,又根据磁场的相对论变换,由毕奥—萨伐尔定律和法拉第电磁感应定律得到稳恒电场D的高斯定理和环路定理.     

静磁场中的互作用能

讨论了在激发磁场的电流保持不变时和束缚磁荷作为磁场的不变时，两种情况下磁场的相互作用能。结果与静电场类似，两种情况的互作用能中都含有相互磁化，致使物体磁化状态改变作的功。     

稳恒磁场中B和H的联系与区别

要讲清磁感应强度和磁场强度的联系和区别，就要从历史上磁荷观点和磁的电流观点来讨论B和E，最后讨论这两种观点的等效性。     

磁荷对中子星质量半径比的约束

讨论了荷电(磁)质点的量子力学波方程及其解. 由磁场中解的奇异性讨论了磁单极的存在; 由Rubakov-Callan模型推知中子星可能含有大量磁单极. 然后采用中子星的结构方程, 讨论了磁荷对中子星质量半径比的约束, 分别得到了磁荷对中子星质量半径比上限的影响 和磁荷对中子星质量半径比下限的影响的数学表达式. 关键词： 磁单极 中子星 质量半径比     

真空中永磁体磁场的静磁能密度

由于磁能密度公式ωｍ＝１２ＢＨ只适用于线性介质，对永磁体不适用，本文利用磁荷观点计算了在真空中永磁体所激发磁场的静磁能密度     

基于面磁荷密度的金属磁记忆检测正演模型

磁偶极子理论在金属磁记忆检测正演分析中得到了广泛应用,但是现有模型中的磁荷密度多为假设值,且假设磁荷在缺陷断面或应力集中区域呈均匀分布或线性分布,无法实现磁记忆信号的准确定量分析.针对上述问题,本文在结合力磁耦合理论、磁荷理论和有限元方法基础上,将试件离散为有限多个微小单元,假设单元内部磁特征参数分布均匀,建立了单元应力、磁化强度与磁荷密度之间的关系,构建了能够考虑应力不均匀分布对磁荷密度分布影响的金属磁记忆检测正演模型.与实验结果对比发现,本文建立模型无论是定性还是定量上都能很好预测磁记忆信号变化规律;在此基础上,对比了应力集中和宏观裂纹表面磁场分布的差异,并以裂纹缺陷为例,详细讨论了裂纹缺陷尺寸参数对磁记忆信号及其特征参量的影响规律.理论分析表明,本文模型可为定量分析磁记忆检测过程中缺陷附近磁场变化规律提供新的理论模型.     

均匀磁化永磁棒的磁场

本文综合运用分子电流观点及磁荷观点,系统地计算了沿轴向、横向及其它任意方向均匀磁化的有限长永磁棒在轴线上的磁场以及无限长永磁棒在全空间的磁场.     

铝电解槽磁场的三维数值计算

应用表面磁荷法对铝电解槽的磁场进行了三维计算,并将计算结果与实际测量结果进行了比较,建立了相应的计算软件,并用于铝电解槽有关设计研究.     

用磁荷观点解释单极感应现象

本文首先利用磁荷观点计算了旋转磁铁端面上的磁流,然后利用磁流的安培环路定理求出单极感应发电机回路中的电动势,并且指出回路中的电动势与回路的形状无关。利用磁荷观点还克服了使用相对论观点时对磁铁旋转速度过度限制、对磁铁端面磁场过度简化以及计算复杂的缺点。     

圆柱形磁铁在金属管中的下落时间

用磁荷法计算磁铁产生磁场分布,进而计算圆柱形磁铁在金属管中的下落时间.实验测量圆柱形磁铁在金属管中的下落时间,得到与理论计算相符的结果.