磁場對運動電荷、載流導體以及鐵磁物體有力的作用 ,這種力稱為電磁力或磁場力。運動電荷和載流導體所受的電磁力分別用洛侖茲公式和安培公式計算。而鐵磁物體所受的電磁力一般只能用能量平衡公式或麥克斯韋電磁力公式計算。
簡單粗暴,直接上案例:一塊金屬板+線圈,線圈通電
一. 洛侖磁力方法
首先先將場積分法調整成對線圈使用積分方法,如下連續三圖,
然後選擇線圈導體積分,如下
彈出的界面設置幾乎都是字面意思,根據需要調整,得到結果,形式為力的XYZ三分量:
二. 麥克斯韋張量法
通過select選定我們關心的物體,這裡就是我們定義為steel材料的平板。
然後在界面上直接點擊Force on Selected Surface,出現對話框後使用Maxwell Stress方法,點擊確認:
得到如下計算結果:
三. 虛功法
步驟和麥克斯韋張量法類似,最後一步選擇Virtual Work即可,
如上就是OPERA針對導體線圈,鐵磁物體所受電磁力的計算步驟和使用的方法。
細心的小夥伴可能會發現案例中有個問題,根據作用力與反作用力原則,該模型線圈所受洛侖磁力應該和金屬板所受電磁力大小相等方向相反,虛功法和洛倫茲力法計算的結果量級相同,絕對值相近,並沒有什麼問題。而麥克斯韋張量法計算出來的結果量級相同,絕對值相差很大。這就留到下一次再給大家分享。
PS:有些小夥伴經常問我B^2/2這個電磁力公式,該公式是需要滿足入射磁密方向與入射面法相分量滿足0°的要求的。