静磁场唯一性定理

  grxlj ·  2009-03-01 19:08  ·  39677 次点击
我们假设磁场空间为一封闭曲面S所包围。如果S有限,则给定S面上的法向磁感应强度BSn,且满足的条件,以与高斯定理一致;如果S无限,则要求BS趋于0。其次,设磁介质各向同性,磁导率已知但允许出现非均匀性,以及在不同磁介质界面出出现间断。最后,设导体中传导电流的分布已知。在这种情况下,静磁场将被唯一确定,这就是静磁场的唯一性定理。
下面用反证法来证明唯一性定理。设对给定的传导电流分布、磁导率分布和S面上的边界条件的静磁场解不唯一,不妨设有两个,其磁感应强度和磁场强度分别为B1、H1和B2、H2。令B=B2-B1,H=H2-H1,则B和H对应传导电流为零、S面上BSn=0或BS趋于0。对于S面有限即BSn=0的情况,磁感应线或H线不可能起止于S面上,而只能在S内闭合。故可推断S内必有传导电流,而这与B对应零传导电流的前提发生矛盾。于是,结论只能是S内处处有B=0,即B1=B2,唯一性定理得证。对于S面无限即BS趋于0的情况,磁感应线(或H线)或在有限空间内闭合,或起止于无穷远处。前者不可能发生,理由同上。后者可用该H线和无穷远共同组成一闭合回路,沿该回路的积分不等于0,同样导致有传导电流从中穿过的结论,与前提发生矛盾。因此,只可能B=0,B1=B2,即唯一性定理成立。

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