介质中磁化极化能量讨论-周之光.pdf
介质中磁化极化能量讨论-周之光.pdf
09300190010 周之光 问题回顾 电磁总能量的表达式 场源固定 电势固定 矢势固定 电流密度固定 电场 磁场 极化能与磁化能的计算 u -u 0 1 2 (D E B H ) 1 2 ( 0 E E B B / 0 ) 1 2 P E 1 2 M B 其中包含的极化磁化能被扣除 应计算系统有效能密度， 再对真空场下的能量密度作差 排除外界能量补充的体系总能 电场： W W 磁场： W W 1 d 2 E 1 ( )d 2 1 2 1 A J d B (A J J A )d 2 保持电势不变，放入电介质，场源发生改变 E 不变 变化 通过外界能量输入或内部能量输出使得场源恢复 恢复 E 第一步： 0 W E 第二步： 1 d 2 相等 W E ' 1 2 ( ) d ' ' W E 2W E ' ' 0 W W 0 WE WE 1 2 本构关系 P E d P E d 0 0 1 2 P E d 0 因此，在场源固定的情况下，不需要有外界能量的输入 系统有效能就是其系统总能 0 W E 根据本构关系： W E 1 2 d W E D E d 2 系统等效能密度： uE 1 1 2 D E 1 D E d 2 作差积分计算极化能密度： WE WE 0 1 (E D E D )d 2 0 1 2 P E d 0 uE 1 2 P E0 0 保持场源不变，放入电介质，电势发生改变 不变 E 变化 通过外界能量输入或内部能量输出使得场源恢复 恢复 E 第一步： 0 W E 第二步： 1 d 2 相等 W E ' 1 2 ( ) d ' ' W E 2W E ' ' 0 W W 0 WE WE 1 2 1 2 本构关系 P E d P E d 0 0 P E d 0 因此，在电势固定的情况下，需要有外界能量的输入 系统有效能就是其系统总能扣除外界能量输入 W E effect W E total W E to ta l 0 根据本构关系： W E effect 1 d 2 W E effect 1 d 2 1 E D d 2 W E effect 1 D E d 2 系统等效能密度： uE 1 2 D E 作差积分计算极化能密度： WE WE 0 1 (E D E D )d 2 0 1 2 P E d 0 uE 1 2 P E0 0 无论在任何一种情况下，极化能密度贡献都是一致 的，为 uE 1 2 P E0 A 0 不需要外界能量输入 系统有效能密度： 磁化能密度： uB uB 可类比于场源固定的情况 1 2 1 2 B H M B0 J 0 需要外界能量输入 uB 系统有效能密度： 磁化能密度： 1 2 uB 可类比于电势固定的情况 B H 1 2 M B0 介质中的能量贡献不止包括极化和磁化的做功，还 包括由磁化和极化造成的场的变化，而介质的贡献 则是： u uE uB 1 2 P E0 1 2 M B0 矢势固定的磁场可类比于源电荷固定的电场。 源电流固定的磁场可类比于电势固定的电场。 在场源固定的情况下，系统有效能密度为： uE 1 2 D E 在电势固定的情况下，系统有效能密度为： uE 1 2 E D 在矢势固定的情况下，系统有效能密度为： uB 1 2 B H 在电流密度固定的情况下，系统有效能密度为： uB 1 2 B H Questions? Thank You