2006年11月09日

マクスウェルの電磁方程式

磁場解析を行う解析者はマクスウェルの電磁方程式を理解しておく必要があると考えています。

マクスウェルの電磁方程式は見た感じ複雑な印象ですが、説明したい内容は極めて分かりやすくかつ明確に示せているからです。逆に、理解しておいた方が利点が多いと思います。

マクスウェルの電磁方程式

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マクスウェルの電磁方程式は、電磁気に関する重要な現象を数式として表したものです。


例えば、
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で言えば、
「磁束密度の発散は0となる」
ということですが、言い換えると、
「磁束は途中で途切れることはない」
とも言えますし、
「モノポール(例えばN極のみ)のマグネットは存在しない」
と言い換えることができます。

他にも、
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は、変位電流を考慮したアンペールの法則。
「電流が流れると、右ネジの法則に従い磁界が発生する」
ということを示しています。

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は、ファラデーの電磁誘導の法則です。
電磁誘導については、いまさら説明する必要もないと思います。


磁場解析を行う上では、マクスウェルの電磁方程式を数学的にとらえ、divやrotなどの演算子を自由自在に変形する必要はないと思います。(出来るに越したことはありませんが・・・)

それよりも、マクスウェルの電磁方程式の表す電磁気に関する現象や定義を理解するほうが先決ですし、結果的に有効となると思います。しかしながら、div(発散)やrot(回転)の意味については理解していないと、電磁方程式とその表す現象の関係性は理解できないことも事実です。


マクスウェルの電磁方程式の意味を理解できれば、磁場解析を行っている際に、解析ミスや解析精度,解析結果の判断に役立ちます。逆に、理解できていない場合、ミスに気づかなかったり、解析精度の悪化に気づかなかったりする可能性があります。

CAEは分野に限らず、解析条件さえ定義してしまえば、結果が出てきてしまうので、解析ミスや解析精度に対しては、常に注意する必要があると思います。


マクスウェルの電磁方程式は、電磁気に関する現象をほぼ網羅した理論式の完成形です。
理解できれば、電磁気学への抵抗は完全に取り払うことが出来るでしょう。

ここでは、マクスウェルの電磁方程式を抜粋して簡単に説明しましたが、詳細を知りたい方は、物理情報サイト「EMANの物理学」を参考にしてください。非常に分かりやすく書いてあります。


posted by 研究員 at 21:57 | 磁場解析を始める前に
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