为什么 FEM 电气分析只能访问电流密度?

计算科学 计算物理学 康索尔 电磁学
2021-12-21 03:52:48

Comsol 对电流物理学使用频率扫描的研究仅将电流密度作为可访问变量。

我理解使用的基本方程是欧姆定律,即

J=σE

其中,是电场,是电流密度,是电导率。EJσ

为什么他们不直接实现V=RI

其实现的计算难度是什么?

1个回答

他们在基本层面上说的是同样的事情——只是实现有点不同。您注意到的第一个方程在整个系统中都有效,因为它解决了整个系统的固有值,例如局部电流密度和局部电势。

你提到的第二个方程是一个集总值方程,在整个系统中在技术上是有效的,但是按照你写它的方式,我猜分别具有电压 ( )、电阻 ( ) 和电流 ( ) 的单位。那么问题来了,电压在哪里?当前在哪里?阻力在哪里?VRIVΩI

在对连续体物理问题进行建模时,将所有内容归结为其内在属性而不是外在属性是有益的,这意味着您最终会使用与尺度无关的量。

现在回到你的第一个方程:

J=σE
E=1σJ

最好记住电导率(,单位为西门子/米)只是电阻率的倒数(),单位为因此σρΩm

E=ρJ

这或多或少是 FEM 求解器将在问题域中的每个节点处求解的有效局部方程,并且最类似于您的欧姆定律的全局方程。

有关电阻率如何与电导率、电阻和电导相关的更全面的答案,请查看关于此主题的 wiki 文章:

https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_resistivity_and_conductivity