带开口磁环的周期永磁聚焦系统的轴向磁场

 基于磁环的元电流模型,分析了永磁磁环的轴向磁场分布规律。理论计算和测试结果表明:轴向磁化磁环中心轴上的磁感应强度不存在径向分量,只有轴向分量;但磁环开口后,轴向磁场降低,而径向磁场增加,其中心轴上的合成磁感应强度体现出非轴对称性,不利于其在周期永磁（PPM）聚焦系统中的应用。根据磁场的轴向分量和径向分量的分布特点,设计和优化了带开口磁环的PPM系统,实现了轴向磁场的周期化。     

高速飞行器磁控阻力特性

采用低磁雷诺数磁流体数学模型,对外加磁场下的高超声速半球体流场进行数值模拟.选取三种简单理想磁场(轴向、径向、周向均布磁场),分析了不同磁场类型对流场结构、气动阻力与洛伦兹阻力的影响及作用机理.研究发现,轴向磁场径向"挤压"效应使得激波外形凸出,且壁面静压存在"饱和现象";径向磁场存在轴向"外推"效应,较大的磁场强度会导致肩部形成高温区;周向磁场下感应电场的存在导致增阻效果很差.进而对比了两种相同驻点磁感应强度特殊分布磁场(偶极子磁场、螺线管磁场)下的流场,发现了不同于理想磁场的径向"扩张"效应.按增阻效果从大到小依次为径向磁场、螺线管磁场、轴向磁场、偶极子磁场、周向磁场.     

量子霍耳效应发现十周年

 霍耳效应是1879年美国物理学家霍耳研究载流导体在磁场中导电的性质时发现的一种电磁效应.他在长方形导体薄片上通以电流,沿电流的垂直方向加磁场(如图1),发现在与电流和磁场两者垂直的两侧面产生了电位差.后来这个效应广泛应用于半导体研究.一百年过去了.1980年一种新的霍耳效应又被发现.这就是德国物理学家冯·克利青从金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)发现的量子霍耳效应.     

轴向变化磁场中导体电势问题的讨论

应用类比法计算了截面为矩形的轴向变化磁场激发感生电场,并且讨论了处于这类感生电场中导体的电势问题.     

“电磁学”教学问题两则

1.不接地导体壳内的电荷改变位置不影响壳外电场分布的问题。 在电磁学讨论静电屏蔽时,常出现这样的问题:如图1所示,点电荷q在导体壳内移动位置时,壳外的电场分布是否改变见了这问题采用唯一性定理是易于解决的.但在普通物理范围内,如何解决呢;我们以球形导体壳为例加以说明.如图2所示,设导体壳为球形壳,在球心放置一点电荷q,此时球壳上的电势为当q从球心移到a点(离球心为r)时,设球壳上的电势为U’.由于导体是等势体以及球对称性,q在以r为半径的球面上任一处,导体壳上的电势均为U’。设 电荷Q均匀地分布在半径为r的球面上,则带电为Q 的球…     

长导线的反向电场

本文讨论了一根电流均匀增长的无限长直导线激发的电场．由于考虑了场是以光速传播的，在导线上有电荷的积累．得出的结果是：沿轴向电场分量为零，沿径向电场分量为 这与同轴电缆及传输线的情况是一致的．     

对厚壁螺线管电流分布的讨论

厚壁螺线管壁内电流分布通常所用的两个简化假设，即电流沿圆周方向和电流密度均匀，被证明是不符合电磁学的普遍原理的。同时也证明了只要电流不存在径向分量，就能够自然地推论出壁内的电流分布，从而也可望由此算得的磁场能更接近于实际。     

从反常霍尔效应到量子反常霍尔效应

 美国物理学家霍尔 (Edwin H.Hall) 在1879 年发现,当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个边界之间会出现电势差(图1)。这个现象被称作霍尔效应。在当时要理解这一重要的现象还非常困难,因为电子的概念在18年后才被提出来。     

用电子运动定性解释p型半导体中的霍尔效应

如图1所示,一块半导体样品当沿X方向通以电流I,沿Z方向加以磁场B,在Y方向则产生一霍尔电场EH,这种现象称为霍尔效应.实验表明,在图1所示样品电流I和磁场B的情况下,n型半导体样品(图 1a)所产生的霍尔电场 EH指向负Y方向,而p型样品(图1b)所产生的霍尔电场EH则指向正Y方向,二者正好相反.为了表示这个差别.将p型半导体样品的霍尔系数R定为正值,而n型样品的霍尔系数R则定为负值. 目前各种书上对n型和p型半导体霍尔效应的定性解释都是这样的,n型样品载流子是电子.如图 Za所示,当沿正 X方向通以电流人沿正z方向加以磁场B时.电子在洛仑兹力 …     

Bessel光束的矢量分析及其能流密度的特征

通过比较自由空间Besssel光束标量解E(r,t)满足的方程和光场矢量E(r,t)与矢量势A(r,t)之间的关系表达式,利用Bessel的特点,合理构造了矢量势A(r,t)的具体形式,推导出电场量E(r,t)的磁场量B(r,t)各分量满足的具体形式。通过数值计算,给出电场E(r,t)在不同参数θ,φ下与径向坐标ρ之间的关系图线(图1,图2),发现由方程(6)描述的标量解仅是矢量场E(r,t)(方程15描述)在小θ下的近似。通过对能量传输特性的讨论,说明“超光速”的提法是不恰当的。     

对"均匀磁场中转动的导体上电荷的分布"一文的商榷

<大学物理>1999年第1期中的一篇文章"均匀磁场中转动的导体上电荷的分布"给出了在均匀磁场中转动的轴对称导体产生的磁场的精确解和略去附加磁场后导体球上的电荷分布. 求解电荷分布的方法是巧妙的,在求解磁场分布之前曾用反证法证明了导体内电场的等势面是与导体共轴的柱面这样一个命题,并依此命题为基础求出了导体内磁场的精确解,因此该命题是否成立关系到所求的磁场精确解是否正确的问题.证明时原文使用了"设为a (见图1),则在x轴的球内一段上会有一些点的电势相等"这样一个关键判断,本文认为此判断令读者费解.     

电磁优化对提高Bi2223/Ag超导磁体性能的研究

在Bi2223/Ag超导磁体里,磁场的径向分量是限制其超导带临界电流和性能的主要因素之一.我们用有限元方法分析了螺线管超导磁体场强的分布,发现磁体两端磁场的径向分量最大,通过在其两端增加铁磁性导磁结构,优化其磁场分布,降低磁体端部径向磁场强度,提高了磁体的临界电流,增强了超导磁体承受过电流脉冲冲击的能力,并有效地加速了磁体在过电流冲击后的恢复速度.     

激光等离子体细丝的场分布和共振吸收

本文对激光等离子体细丝的场分布和共振吸收进行了理论研究.在冷等离子体的条件下,首先求得场方程以及电场的径向分量和轴向分量的解析表示式;然后,通过数值计算发现:在等离子体细丝的径向场存在一个隧道效应,即在径向共振点r_o附近,场出现极大值.     

平面上无限长开槽衍射问题的一个新解法

取导体平面上无限长开槽的衍射问题。 设开槽位于z—x面上,开槽的边缘平行于z轴,由x=±a,y=0表出。设z—x平面的厚度为零而且是完全导电的。设一平面波由正y方向入射(垂直入射见图1),极化情况是:入射磁场只有一个H_z分量而电场只有一个E_z分量,而所有的电磁量均与z坐标无关,故文献[1]的方法可用。与这个问题相对应的静磁问题是:具有宽度为2a的裂缝的导体平面对均匀磁场的透过问题。这个问题的解,可用复数位函数表出:     

感生电场作用下的电流变化问题的思考与分析

“电磁感应”一章的第5节内容有这么一句话,“英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,它不是由电荷产生的,我们把它叫做感生电场.如果此刻空间存在闭合导体,导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下定向运动,形成电流.”这句话引出了自己的一个思考,感生电场是闭合的,电荷是不是就不断地加速下去了呢,一圈又一圈,直至光速?当时很随意的一个想法,后来随着思考的深入有了更进一步的认识,下面就这个问题做一些展开.     

在交变外磁场作用下处于迈斯纳态的超导体内的电磁场和能量变化（英文）

本文以一个无限大的超导平板为例,分析它在正弦外磁场作用下处于Meissner态时的电磁场以及能量变化的特征,计算结果表明在准静态外磁场作用下超导体内的磁场、电场以及感应电流都随着透入表面的深度迅速衰减而没有滞后现象.根据超导电流和穿透深度的定义以及London方程,分析了超导体内超导电流与感应电场乘积的物理意义.我们计算并分析了流入超导体的电磁能与内部的磁场能、电场能、超导电子动能之间的转化关系,结果表明这四种能量之间的转化是完全可逆的,超导体内不存在任何损耗.     

脉冲电压上升沿对He大气压等离子体射流管内放电发展演化特性的影响

通过仿真和实验相结合的手段,以直流脉冲电压驱动的双环电极结构He大气压等离子体射流为例,研究了电压上升沿时间对管内放电等离子体发展演化特性的影响.随着电压上升沿的改变,管内介质阻挡放电(dielectric barrier discharge, DBD)区出现空心和实心两种放电模式.上升沿为纳秒和亚微秒量级时,以空心模式发展,上升沿持续增加后转变为实心模式.放电模式本质上受鞘层厚度、管内电场和表面电荷密度分布的影响,鞘层厚度小于1.8 mm时等离子体通常以空心模式传播,等于1.8 mm时等离子体的径向传播范围有限而转变为实心传播.管内DBD区,电场以轴向分量为主时,等离子体以放电起始时的模式传播;而在地电极内部,由于外施电场方向发生径向偏转,同时管壁沉积的正电荷形成径向自建电场,两者叠加形成的强径向电场致使放电以空心模式传播.     

霍尔效应

1879年,二十四岁的霍尔在研究载流导体在磁场中所受的力的性质时,发现了一种电磁效应,即如果在电流的垂直方向加以磁场,则在同电流和磁场都垂直的方向上将建立一个电场。这个效应后来被称为霍尔效应。从那时到现在,一百年过去了,霍尔效应以及利用这个     

电磁现象中的功能关系

1　电磁现象中都有功能关系电流周围的磁场所具有的能量是怎样转换来的 ?在金属导体两端加上电压 ,导体中就有电场 .自由电子在电场力的作用下 ,定向移动而形成电流 ,同时在它的周围激发磁场 .所以电流周围磁场的能量是通过电场力对定向移动的电荷做功转换来的 .当闭合回路中的     

低速度零散会切电子枪的设计和数值仿真

根据拉格朗日方程对电子在平滑会切磁场中的径向波动与速度零散的关系进行讨论。运用Matlab,Magic软件相互结合的方法设计电子枪结构和磁场。用Matlab程序模拟单电子在给定电场、磁场中的运动,分析了单电子径向速度对零散的影响,并优化磁场分布。设计的磁场可以有效地减小单电子束径向速度,降低电子束速度零散。用Magic软件对电流为1 A、能量为30 keV的电子束在优化磁场中的运动进行仿真,得到的电子束速度比约为2,速度零散小于2.5%,轴向速度零散小于8.5%。