電磁連續介質力學，研究各種具有電磁性質的連續介質與電磁場相互作用的學科。
基本介紹
- 中文名：電磁連續介質力學
- 別名：電磁連續統理論、連續介質電動力學
又稱電磁連續統理論或連續介質電動力學。它的學科基礎是電動力學與連續介質力學。如果有電流和電荷存在於連續介質中，它們在電磁場作用下產生的電磁力將影響連續介質的運動或變形。反過來，連續介質的運動或變形將改變電流、電荷的分布，又影響了電磁場。電流包括傳導電流、磁化電流、極化電流，電荷包括自由電荷、束縛電荷。這裡把學科內容限於討論巨觀現象，而不涉及微觀現象；限於討論低速運動，而不涉及接近光速的高速運動，如相對論情形；限於討論緩變、低頻現象，而不涉及迅變、高頻現象，如電磁波；限於討論可變形介質，而不涉及剛體。多數巨觀物質運動符合這些條件。另外，在很多問題中還同時包括熱力學。連續介質則因物態的不同，使電磁連續介質力學可分為以下三類分學科。①電磁流體力學。主要研究電磁場與導電流體或磁性流體的相互作用問題。1832年，M.法拉第根據電磁感應原理，提出通過測量泰晤士河兩岸的電位差推算河水流量，但測量沒有成功。學科大約建立於20世紀40年代。學科涉及範圍很廣，如自然界的地磁場起源，地球附近的電磁環境，太陽風對地球的影響以及天體物理中很多問題等。再如研製未來人類的新能源——海水中氘的核聚變問題以及各種工程技術問題。②電磁固體力學。研究電磁場與具有電磁性質的可變形固體的相互作用問題。這些固體包括導體、超導體、鐵磁（電）材料、壓電（磁）材料以及磁（電）致伸縮材料等。壓電材料、鐵電材料（具有壓電性）和磁致伸縮材料是常見的智慧型材料。如壓電現象在1880年就已發現，學科基礎也於19世紀60年代建立，但這門學科的發展和開始建立是在20世紀70年代，由於磁懸浮技術和聚變反應堆超導載流磁體的需要而促進發展的。首先建立的是鐵磁介質的磁彈性力學。80年代，建立相對於運動介質的電磁彈性力學，其理論模型仍在不斷改善中。同時，還研究一些特殊材料的磁學——固體力學耦合效應，如壓磁材料和磁致伸縮材料。研究一些特殊材料的電學——固體力學耦合效應，如壓電材料、鐵電材料和電致伸縮材料。由於信息技術、微機電器件的快速發展，興起了一門新學科——力電學，它研究微機電系統中力電耦合現象等，是一門力學、電磁學和控制論之間的交叉學科。微機電系統的尺度是從1微米到1毫米，多種情況仍然可利用巨觀理論。工程技術界稱力電學為機電一體化，認為是指微裝置和微技術，因為系統包括微感測器、微控制器和微執行器這樣的自動控制微器件。電磁固體力學的套用範圍還包括醫療器械、超大規模積體電路、超聲、電聲技術、材料科學和宇航等。③電磁流變學。研究電磁場與導電的或磁性的非牛頓流體的相互作用問題，包括電流變學和磁流變學。非牛頓流體是界於流體和固體之間的介質。電流變流體和磁流變流體都是非牛頓流體，它們都是根據工程技術的需要而人工研製的穩定懸浮液，又稱智慧型材料。特點是在電場（磁場）作用下，介質可在液態–固態之間快速（如毫秒之間）轉換。因此，對於振動中的阻尼、傳動中的轉速和扭矩等，具有無級調節和控制的功能，即可用作執行器，也可用作微機電系統的微執行器。電流變學研究電流變流體與電磁場的相互作用，磁流變學研究在靜磁場的作用下磁流變流體的運動規律。電流變學是建立在電流變效應之上，這是19世紀末期發現的。20世紀40年代，W.M.溫斯洛提出一個電流變離合器的專利，隨後建立電流變學理論。同時溫斯洛也提出磁流變效應，但是直至90年代，磁流變學才重新開展研究。上面提到的智慧型材料均與材料的電磁性質有關。由於高新技術對智慧型材料的需要，相應的幾門學科發展很快。力學學科領域內，電磁連續介質力學屬於理性力學，或稱電磁連續統理論。在理論物理學領域內，電磁連續介質力學屬於連續介質電動力學，但後者範圍更廣，包括微觀現象（作為巨觀理論基礎）、高速以及高頻現象。
