基于高温超导线圈的共振式无线输电研究

磁耦合共振式无线电能传输技术因其可以实现中距离和高效率的电能传输而被广泛重视。采用超导线圈代替常规铜线圈的无线输电系统,因临界温度下具有较小的损耗和较高的品质因数,可望大大提高系统的能量传输效率。分别构建了基于高温超导发射线圈的超导无线输电系统和基于铜发射线圈的常规无线输电系统,实验研究了超导线圈和铜线圈无线输电系统的能量传输效率与轴向距离和径向距离之间的关系。仿真和实验结果表明:相同条件下,无线输电系统使用超导发射线圈代替铜发射线圈可以有效提高系统能量传输效率,并改善系统在线圈未对准情况下效率的衰减。     

翻转水瓶平稳落地现象的研究

本文对半满水瓶的翻转过程进行了理论与实验探究.通过对翻转过程中瓶内水的分布的简化假设,利用角动量守恒对水瓶翻转过程进行了理论分析.并且从实验上探究了初始角速度、加水量以及地面粗糙程度对水瓶平稳落地成功率的影响.     

以小见大——静电感应实验再探

关于静电相关的实验现象呈现"老大难"这一情况,以往的教师同行们都做了许多相关探究.文中展现了所在小组研究物理疑难实验过程中对"静电感应"实验的探索,以"静电感应"实验从前的一系列实验研究为基础,在此之上加以改进,减少实验用具,简化实验操作,增强实验成功几率,加强新手物理教师对实验的信心.     

用光电鼠标做传感器显示振动图像

介绍了用无线光电鼠标做传感器,通过Flash程序显示物体做简谐振动的图像的实验方法,并探究了该方法的实验效果.     

基于无线供电的旋转式LED点阵显示演示仪

本文通过磁耦合共振的无线输电技术实现了对旋转LED主板的供电,并研制出一套旋转式LED点阵显示演示仪;通过STC12C5A32S2单片机实现对LED的控制和显示;通过红外通信实现对显示字符的红外操作;通过电机驱动实现LED的旋转显示。通过对旋转主板和底座主板的设计,实现了LED旋转显示的功能。该演示仪在实验和教学中起到了良好的演示效果。     

涡流现象及其综合应用演示仪

在物理教学中, 学生普遍对涡流现象的理解比较困难, 而在教学过程中又缺少必要的演示装置. 根据 教学需要, 以教材为出发点, 对人教版及粤教版的高中《 物理·选修3 2》中关于“ 涡流”这一节的教学内容当中涉 及到的实验进行整合设计. 本装置能够实现多种涡流实验的演示, 包括涡流现象, 影响涡流的因素, 涡流热效应, 减 小涡流的方法, 涡流的应用等. 此外, 本演示仪还能演示电磁感应与无线输电, 并且效果良好     

单线态分裂的超快光谱学研究

有机分子中的单线态分裂过程能将单个光激发的单线态激子转化成两个三线态激子. 借助此载流子倍增效应, 太阳能电池可以更有效地利用太阳光谱中的高能光子, 进而突破单结太阳能电池效率的理论极限. 因此, 单线态分裂备受关注. 本文回顾学术界对单线态分裂物理图像的认识以及争议, 结合课题组近年来的一些结果, 重点总结此领域中运用瞬态光谱学方法取得的实验进展, 讨论有关多激子中间暗态机理的不同观点, 并介绍单线态分裂材料的发展以及器件应用.     

低浓度甲烷均相燃烧动力学反应机理简化与分析

本文利用组分浓度敏感性分析法结合生成速率分析法,对甲烷动力学反应机理进行了简化,构建出一套含有18种组分、34步基元反应的简化机理。利用该简化机理与完整机理分别在瞬态及稳态零维均质模型中对低浓度甲烷反应过程进行了计算,并将计算结果进行了对比分析,结果表明在大尺度贫燃料区范围内简化机理与完整机理的计算结果吻合度较高,简化机理具有较高的精度。同时利用该简化机理在柱塞流模型中对低浓度甲烷均相反应程进行了预测,并与定温反应器中的实验结果进行了对比研究,实验结果证实简化机理对低浓度甲烷反应过程预测效果较好,该简化机理适用于计算低浓度甲烷均相反应过程。     

非均匀磁场中自由表面液态射流的MHD稳定性分析

基于在液态金属实验回路上的实验,对非均匀磁场中液态金属射流的MHD稳定性进行了研究,建立了一个描述射流性能的简化模型。由此简化模型所得的结果与从实验获得的结果相比较表明,它们相当吻合,并发现在此液态金属射流中存在一个固有稳定性区域。     

青蒿素光化学合成中二氢青蒿酸与单线态氧反应的动力学研究（英文）

青篙素是一种优异的抗疟药,广泛用于临床医学.但山于青蒿素天然来源的限制,青蒿素的化学合成一直受到高度关注.二氢青篙酸是合成青篙素的关键前体.二氢青蒿酸与单线态氧反应形成过氧化物是青篙素光化学制备中的关键步骤,制约着青蒿素化学合成的产率.然而关于.二氢青蒿酸与单线态氧反应的重要动力学信息并未有报道.本文通过光敏化法产生单线态氧,研究二氢青蒿酸与单线态氧之间的反应速率常数.通过直接检测单线态氧在1270 nm处的发光衰减动力学,得出单线态氧与二氢青蒿酸在不同溶剂中的反应速率常数分别为:在CCl_4中为1.81×10~5 (mol/L)~(-1)·s~(-1),在CH_3CN中为5.69×10~5 (mol/L)~(-1)·s~(-1),DMSO中为3.27×10~6 (mol/L)~(-1)·s~(-1)发现在三种溶剂中二氢青蒿酸与单线态氧的反应速率常数随着溶剂极性的增加而增加.这些结果为优化青蒿素光化学合成的实验条件提供了基础知识,有助于提高青蒿素的合成效率.     

无线输电演示仪

自制的无线输电演示仪, 能直观演示无线输电的两种方式, 取得良好的教学效果, 该演示仪能让学生 体念电磁波的魅力, 激发学生的好奇心, 点燃学生的科学兴趣, 提高学生的科学素养     

利用变压器的等效电阻探讨两道高考题

针对两道引发争议的高考题及参考答案, 利用理想变压器的等效电阻公式对有关远距离输电功率的疑 难问题进行分析, 从多角度探究了远距离输电中发电机输出电功率的特性, 消除了某些认知误区     

密立根油滴实验的无线激光通信传输演示

阐述了无线激光通信的基本原理,将无线激光通信技术与密立根油滴实验仪结合,实现油滴视频信号的的无线传输。研究表明原始信号和解调信号的波形和显示图像非常一致,用无线激光传输油滴的视频图像信号质量可靠。该实验系统可推广到其他微观测量实验中,用于物理实验演示,增强实验演示效果。     

智能型霍尔效应实验仪及无线联网系统

利用低功耗单片机、触摸屏、ADC及无线传输等模块,结合计算机网络技术完成了智能型霍尔效应实验仪的硬件系统设计.使用C语言设计了学生实验数据的教学管理软件,智能型霍尔效应实验仪与上位机之间的数据通信使用无线串口模块.该实验系统不但涵盖了传统的霍尔效应实验项目中全部的实验内容,还实现了实验数据的自动储存、无线传输以及上位机对上传实验数据的管理.     

太阳能无线输电演示仪的研制

应用电磁学理论以及电子技术自制了一套太阳能无线输电演示实验仪。该演示仪由太阳能进行供电,利用电磁耦合共振技术,实现了电能的无线传输。通过增加数码管电压-电流显示电路,可以定量显示电能传输随距离变化的效果,能精确而直观地演示电能无线传输的物理现象。该仪器结构简单、性能稳定、操作方便,可广泛用于课堂演示、课程设计等目的,在实际应用中取得了良好的教学效果。     

基于波长调制光谱技术的免标定单线测量法

可调谐二极管激光吸收光谱技术一般采用双线法同时测量气体的温度和物质的量分数。然而在频分和时分复用这两种方式下,双线法易存在频率串扰和降低时间分辨率等问题,在实际应用中有一定的局限性。针对此问题,提出了基于波长调制光谱技术的免标定单线测量法,只用一条吸收谱线即可实现对气体温度和物质的量分数的同时测量。以燃烧过程中的主要产物CO_2为目标气体,选择中心频率为5007.787cm-1的吸收谱线R(50)进行实验验证。从扣除背景的峰值归一化二次谐波信号的线型中提取温度信息,再利用扣除背景的一次谐波归一化二次谐波信号提取CO_2的物质的量分数。实验结果表明,免标定单线法与热电偶测量的温度最大相对偏差小于2.5%,物质的量分数的最大相对偏差小于2.8%。验证了用免标定单线测量法同时测量CO_2的温度和物质的量分数是可行的。     

多负载谐振耦合式无线输电的传输特性研究

针对多负载谐振耦合式无线输电系统中选择最佳负载个数的实际需求问题,利用电路模型建立了系统总效率和负载个数的理论关系式,在多个接收线圈采用对称式和非对称式的排布方式情况下,定量计算得到系统总效率饱和时对应的最佳负载个数;详细研究线圈半径和传输距离对选择最佳负载个数的影响,分析出最佳负载个数主要决定于线圈半径.最后利用ADS2015搭建了仿真实验平台,验证了理论分析的正确性.     

青蒿素光化学合成中二氢青蒿酸与单线态氧反应的动力学研究

青蒿素是一种优异的抗疟药，广泛用于临床医学. 但由于青蒿素天然来源的限制，青蒿素的化学合成一直受到高度关注. 二氢青蒿酸是合成青蒿素的关键前体. 二氢青蒿酸与单线态氧反应形成过氧化物是青蒿素光化学制备中的关键步骤，制约着青蒿素化学合成的产率. 然而关于二氢青蒿酸与单线态氧反应的重要动力学信息并未有报道. 本文通过光敏化法产生单线态氧，研究二氢青蒿酸与单线态氧之间的反应速率常数. 通过直接检测单线态氧在1270 nm处的发光衰减动力学，得出单线态氧与二氢青蒿酸在不同溶剂中的反应速率常数分别为：在CCl₄中为1.81×10⁵ (mol/L)^-1·s^-1，在CH₃CN中为5.69×10⁵ (mol/L)^-1·s^-1，DMSO中为3.27×10⁶ (mol/L)^-1·s^-1. 发现在三种溶剂中二氢青蒿酸与单线态氧的反应速率常数随着溶剂极性的增加而增加. 这些结果为优化青蒿素光化学合成的实验条件提供了基础知识，有助于提高青蒿素的合成效率.     

折迭式双波长可调谐单模TEACO_2激光器

研制了一台折迭式双束可调谐TEA CO_2激光器,该器件可以同步地产生两束波长在9.2μm～10.9μm之间独立可调的激光.单线单模输出最大峰值功率为1MW,单线多模输出最大峰值功率为4MW.文中对器件的模式选择和双波长输出的同步特性等作了分析并给出了实验结果.     

基于电磁超材料的微波无线能量传输与收集关键技术(特邀)

无线能量传输与收集技术有望为5G通信、万物互联等重要领域提供革命性技术变革。近距离耦合式传能已逐渐商业化,但面向远距离应用的微波无线传能的实用化进程还存在诸多技术瓶颈,例如有限的收发天线口径与传输效率的矛盾等。电磁超材料的发展为解决上述问题带来了新的突破口。本文将围绕两者的结合,系统地阐述电磁超材料在微波无线能量传输与无线能量收集中的关键技术。结果表明,基于电磁超材料的近场聚焦技术能显著提升无线能量传输效率。此外,还介绍了光透明超表面以及可重构超表面用于提升无线传能性能与实用性的研究进展;基于亚波长超材料单元的周期性紧密排布,可以设计具备宽角入射特性、极化不敏感特性的无线能量收集器,从而以更高的收集效率取代传统天线结构进行能量接收。与整流二极管共面集成提出整流超表面的新概念,可以简化无线能量收集器系统的整体结构,减小尺寸并提高效率。最后,对无线传能的未来发展进行讨论,指出现场可编程、智能超材料技术将在未来携能通信系统中起到非常重要的作用。