首页/文章/ 详情

金属体的势积分方程

3月前浏览1625




在电磁学中,特别是处理静电场问题时,金属体(或称为导体)的势积分方程是一个重要的概念。这里做一个简单的介绍。




PIE


As shown below👇


PIE

考虑一个由已知激发电场照射的理想金属体[完美电导体(PEC)],该电场也可以表示为激发电势,经典关系式为

 .

由于这种激发,物体表面出现了未知的表面电荷密度ρs。这种电荷反过来产生“感应”电场/电势(在电动力学中,形容词“感应”被“散射”所取代)。由基本静电理论可知,观测点r处的感应电势可以表示为

这个问题的物理学要求感应电势“补偿”激发电势,产生总电势U,不一定是已知的,但在身体表面是恒定的。这个条件允许我们为未知的表面电荷密度ρs建立一个势积分方程(PIE),可以用简洁的符号表示为

然后,物体表面的总电荷由下式给出


一般来说,要么物体具有已知的电势U(连接到电池或接地),要么它具有已知的总电荷Q(孤立物体)。在第一种情况下,总电荷是未知的,但可以使用总电荷公式进行后验计算。在第二种情况下,上式提供了一个补充方程,使我们能够处理额外的未知U。显然,在没有外部激励的情况下(Vexc=0),只有当U或Q具有非零值时,上面两个方程才能得到ρs的非零解。





End



   

金属体在静电平衡状态下,其内部电场强度为零,且整个金属体是一个等势体。这意味着金属体表面的电荷分布会调整,使得金属体内部任意两点的电势差为零。

格林函数和边界元法等方法在电磁学、声学、热传导等多个领域都有广泛应用。对于金属体(导体)的静电问题,通常还会结合高斯定理、静电平衡条件等物理定律来求解。

       

来源:灵境地平线
声学电场理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-09-15
最近编辑:3月前
周末--电磁仿真
博士 微波电磁波
获赞 23粉丝 26文章 163课程 0
点赞
收藏
作者推荐

微波工程--开环和互补开环谐振器的等效电路模型

超材料是由亚波长单元组成的人工周期性结构,在对应的频率下可显示负的介电常数(ε)和磁导率(μ)的有效介质。开环谐振器(SplitRingResonators,简称SRR)是一种在电磁学和微波技术中广泛应用的元件,其特点在于其环形结构中存在一个或多个开口,这使得它在特定频率下能够产生强烈的电磁谐振。SRR是最早提出和应用的一批超材料,并表现出了极高的应用价值。这里介绍一种开发SRR设计的等效电路方法。开环谐振器的等效电路Asshownbelow👇SRR的等效电路SRR可以看作LC谐振器,可以被外部磁通量激发,在基模共振以上表现出很强的抗磁性。SRR还表现出交叉极化效应(磁电耦合),因此也可以通过适当极化的时变外部电场进行激励。下图显示了SRR的基本结构,以及等效电路模型。结构扩展SRR主要可以被认为是可以被轴向磁场激发的谐振磁偶极子,而CSRR本质上表现为可以被轴向电场激发的电偶极子(具有相同的谐振频率)上图中(a)NBSRR、(b)DSRR、(c)SR和(d)DSR非双各向同性裂环谐振器(NBSRR)是对基本SRR拓扑结构的轻微修改,它在元件平面上显示180°旋转对称性。由于这种对称性,NBSRR中不可能产生交叉极化效应。NBSRR的等效电路模型和谐振频率与SRR相同。双缝SRR(DSSR)也呈现上述对称性,从而避免了交叉极化。D-SSR等效电路与SRR的不同之处在于谐振频率是SRR(相同大小)的两倍。最后,螺旋谐振器(SR)以及双螺旋谐振器(DSR)允许相对于SRR降低谐振频率,这从其提出的等效电路中可以看出。End自2000年左手材料被成功制造以来,SRR作为实现左手材料特性的关键元件之一,迅速成为物理学与电磁学领域的研究热点。随着无线通信技术的不断发展,对微波器件的小型化、宽带化、多频化等性能要求不断提高,SRR及其相关结构在天线、滤波器、传感器等微波器件中的应用前景越来越广阔。目前,研究人员正在不断探索SRR的新结构、新材料以及新应用,以进一步提升其性能并拓展其应用领域。来源:灵境地平线

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习计划 福利任务
下载APP
联系我们
帮助与反馈