Рассмотрим магнитостатику — стационарное поле прямоугольного постоянного магнита, однородно намагниченного (M=const). Свободных токов нет, поэтому поле потенциально: ∇×H=0, откуда H=−∇φ. Подставляя это в условие ∇⋅B=0 при B=μ0(H+M), получаем для скалярного потенциала одно эллиптическое уравнение (с оператором Лапласа) и условие Дирихле на внешней границе — поле затухает вдали
⎩⎨⎧∂x2∂2φ+∂y2∂2φ=σ(x,y),φ∂Ω=0.(x,y)∈Ω,
(7.32)
Слева — оператор Лапласа (∇2=Δ). Правая часть — источник σ=∇⋅M: у однородного магнита внутри он равен нулю, а на полюсных гранях даёт связанный поверхностный заряд (по сути — нормальный «поток» намагниченности M⋅n), который зависит от того, на какой грани мы находимся
Уравнение (7.32⎩⎨⎧∂x2∂2φ+∂y2∂2φ=σ(x,y),φ∂Ω=0.(x,y)∈Ω,) — уравнение Пуассона, то есть эллиптическая краевая задача; об эллиптических уравнениях и сведении к ним нестационарных задач — в приложении N. Решаем её численно методом конечных элементов на треугольной сетке: слабая форма ∫Ω∇φ⋅∇vdΩ=∫магнитM⋅∇vdΩ.
Загрузка…
Рис. 7.3. Численное (МКЭ) поле прямоугольного магнита (N — красный полюс, S — синий). Цветом показана карта потенциала φ; кнопка ∇ накладывает векторы поля.