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.     

利用“几何画板”探索螺线管的磁场分布

应用"几何画板"模拟了螺线管内轴线上磁场的分布,给出了螺线管磁场的数据计算表,绘制了螺线管磁场的分布图。     

几组特殊形状永磁体的磁场及梯度COMSOL分析

利用COMSOL"静磁场,无电流"的应用模式给出了相对放置的永磁条、具有磁回路结构的磁轭磁极、环形磁体的磁场分布图,并分析了这3组磁体的磁场和梯度情况,更关注于均匀磁场和恒梯度磁场的分布情况。     

线性引力论的引力磁分量及其磁效应

根据广义相对论,弱场近似条件下引力场中不仅含有经典的牛顿引力场,还存在一种类比于磁场概念的引力"磁"场,引力磁场的命名借用了电动力学中磁场的概念.为了研究引力磁场的物理性质和它引发的一些关联效应,本文首先从线性爱因斯坦方程出发,利用相似变换的方法从方程的二级张量场中分解出了引力的"磁"分量并定义了引力磁场;在此基础上考虑了一种通有匀速流体的环状微管模型,通过电动力学的分析方法研究了远离微管区域的引力磁场分布特征,重点在计算过程中改进了以往对这类环状模型引力磁场的计算方法,表明了这类模型的引力磁场远场分布模式与磁偶极子磁场的远场分布类似;之后利用类磁场的性质研究了引力磁场的动力学特征,首次研究了测试粒子在线性时变引力磁场及余弦时变引力磁场中的运动规律,同时通过设计一种具有双层结构且通有加速流动流体的环状微管模型改进了前人对时变引力磁场中引力感应、惯性系拖曳现象的研究办法,从更清晰的角度用更简单的数学通过引力电磁理论研究和展示了引力感应现象和广义相对论中的惯性系拖曳现象.全文为引力磁场及其关联效应的研究提供了一些新的方法和思路.     

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.     

磁约束磁控溅射源的磁场设计

磁控溅射镀膜机中的磁场分布对靶材利用率有着重要影响。为了提高磁控溅射源的靶材利用率,设计组抛弃了传统的"跑道环"形式的磁场设计理念,而是将永磁体或电磁体分置溅射靶的两侧,使其在溅射靶表面上方产生磁约束(磁镜)磁场。本设计使用有限元分析方法对磁场进行仿真计算,通过模拟磁场计算结果和实测结果的比较,验证有限元方法的可靠性。Ansys有限元分析软件对磁场分布进行仿真模拟,大大简化了计算并缩短了设计周期。通过实验验证,磁约束磁场大大提高了靶材的利用率。     

应用磁荷观点一例

本文利用"等效的磁荷观点"简捷地求出了带有正弦型面电流的长圆柱体周围的磁场,体现了电场与磁场之间的对称之美.     

“探究磁体周围磁场”系列实验的研究与重构

对"探究磁体周围存在磁场"系列实验进行对比研究,总结各实验器材的优缺点.根据对各实验的分析,寻找"磁场"教学的难点,基于学生的认知起点,采用科学方法重构物理实验.对实验进行整合、重构,培养科学思维,揭示磁场分布的物理本质,弥补了原器材存在的不足,达到了一个较理想的实验效果.     

一种新型YBCO高温超导带材临界电流特性测试方法

针对YBCO高温超导带材临界电流特性,文中基于四引线法,构造了一个集成有背景磁场发生装置的减压降温的低温测量装置。该装置包括一个提供背景磁场的双"E"形铁心线圈磁体;一个可以旋转0—360°的超导带材样本架以及一套可实现减压降温功能的低温测试系统。通过对低温杜瓦内温度、YBCO带材所处背景磁场大小、背景磁场与YBCO带材表面夹角的控制,实现了YBCO超导带材在不同温区、不同磁场及磁场方向下的临界电流特性的测量。这种新颖的测量方法和装置,综合考虑了环境温度、背景磁场和磁场方向变化的具体影响,能够获得较全面的YBCO高温超导带材临界电流性能参数。     

双能隙介观超导体的涡旋结构模拟

本文运用了含时Ginzburg-Landau理论研究了双能带结构的介观超导体在外磁场作用下涡旋随时间的演化. 给出了实际温度在s波和d波的临界温度之间s波、d波以及磁场的分布, 从 理论上模拟得到涡旋进入和退出样品的磁场"过热"与"过冷"现象, 以及介观超导样品边界对涡旋结构分布的影响. 关键词： 涡旋结构 双能带 含时Ginzburg-Landau理论 超导     

火星空间环境磁场探测研究——"萤火1号"磁强计的研制与应用

文章介绍了"萤火1号"卫星对火星空问环境磁场进行探测的目的、意义及采用的方式方法.研究火星的空间环境离不开火星磁场,它对于火星弓激波、磁鞘、电离层、大气等绝大多数空间环境效应都有着深刻的影响,因此"萤火1号"卫星安装了一台重要的科学探测载荷--高精度磁强计,以满足科学研究和应用目标的需求.磁强计从原理选择到具体没计,都考虑到了火星轨道严酷的工作环境和科学目标所需的测量要求.通过"萤火1号"装星前的地面标定测试实验,验证了高精度磁强计可以在-140-75℃温度范围内测量±256nT以内的磁场,分辨率达到了0.01nT,带宽内总噪声小于0.03nT,能够胜任"萤火1号"对火星空间环境探测的科学任务."萤火1号"火星探测器将于2011年与俄罗斯的"福布斯-土壤"一同飞往火星,这是人类送往火星最精密的磁场探测器之一,将对火星空间环境磁场结构和动力学过程进行精密而详细的探测.     

利用“动态圆”展示带电粒子在磁场中的临界变化

带电粒子在磁场中临界问题中大概分为两类基本问题,一类问题是射进磁场的粒子速度方向相同造成的临界问题;另一类是射进磁场的粒子的速度大小相同造成的临界问题.对于这些两种问题可以利用"动态圆"——即改变圆半径的大小或改变圆的位置,从而找出临界点,进一步得出结论.下面就一些实例对"动态圆"应用作一些详解.类型一:射进磁场的粒子速度方向相同而速度大小不同造成粒子在磁场中运动的临界问题     

锡烯超导中的第二类伊辛配对机制

正超导体在外加一定的磁场时会通过产生超流来保证磁力线不进入到体内,这个现象就是著名的迈斯纳效应。对于第二类超导体,当磁场超过一临界值——下临界磁场(B_(c1))——时,超导体体内会出现许多不再超导的"核",磁力线以量子磁通的形式穿过它们。超流环绕这些"核"而形成涡旋,这保证体内其他区域仍处于超导态。随磁场的增加,涡旋密度会逐渐增加。当磁场增大到上临界磁场(B_(c2))时,超导区域趋于零,整个材料将转变到正常态。可见,超导体的临界磁场是超导的基本性质之一,也是决定超导体应用的一项     

“粒子源”问题归类与解析

2010年高考全国理综能力测试卷Ⅰ,Ⅱ物理压卷题,虽然仍是粒子在磁场中的偏转,但不是单个带电粒子在磁场中的多阶段运动,而是由"粒子源"从同一点发出多个同速率不同方向的同种粒子在磁场中的运动问题.有关"粒子源"问题.笔者认为可以从以下几方面归纳解析.     

基于磁性纳米复合棒的“咖啡环”效应

研究了含有不溶性纳米复合棒的液滴在蒸发过程中出现的"咖啡环"效应,证实了"咖啡环"现象的形成和抑制与液滴体积、液滴浓度、基底温度、表面活性剂添加量及外加磁场等因素有关,并根据实验数据拟合"咖啡环"宽度与实验参量间的关系.证实了减小液滴体积、增大液滴浓度或升高基底温度,导致"咖啡环"变宽,而添加表面活性剂或施加外磁场则能够抑制"咖啡环"效应的出现.建立了磁性纳米复合棒在液滴蒸发过程中的受力模型,探讨了液滴重力、毛细流引起的牵引力、马兰戈尼流引起的牵引力及外加磁场提供的牵引力对"咖啡环"的形成及其宽度的调控影响规律.     

产学研的新成果:“磁共振成像仪”投放市场

由上海寰彤科教设备有限公司与河北联合大学联合组成的"小动物用永磁微型磁共振成像仪"的研制课题组,经艰苦努力研发出具有我国独立自主知识产权的"50mm口径永磁小动物用磁共振成像仪"样机.其关键部分为磁场系统:利用该公司的专利技术(射频线圈)设计改进了主磁场,     

外加磁场对磁控溅射制备氮化硅陷光薄膜的影响

在基底与靶材之间放置磁性强弱不同的永久磁铁来研究外加磁 场对磁控溅射制备氮化硅陷光薄膜的影响. 通过X射线衍射、原子力显微镜 (AFM) 以及紫外分光光度计分别测试了外加磁场前后所制备薄膜的组织结构、表面形貌和光学性能. 结果表明, 外加磁场后, 氮化硅薄膜依然呈现非晶结构; 但是表面形貌发生明显改变, 中心磁场1.50 T下, 薄膜表面为特殊锥状尖峰结构"类金字塔"的突起, 而且这些突起颗粒垂直于基底表面; 在 可见光及近红外范围内, 中心磁场1.50 T 下的薄膜样品平均透射率最大, 平均透射率达到90% 以上, 比未加磁场的样品提高了近1 倍, 具有很好的陷光特性. 关键词： 外加磁场 磁控溅射 氮化硅薄膜 陷光效应     

楞次定律中“阻碍”的形式和原因分析

楞次定律是电磁感应教学的重点和难点。其内容"感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化"的关键词是"阻碍"。笔者以人教版高中物理教材《选修3-2》第四章第3节《楞次定律》为例,通过实验探究和理论探究相结合的方式重点阐述"感应磁场是怎样阻碍引起感应电流的磁通量的变化",以及"感应磁场为什么阻碍引起感应电流的磁通量的变化",将"阻碍"的本质归结于"能量守恒"这一核心思想。从而在中学物理课堂教学中体现出物理学科核心素养。     

脉冲磁场处理对碳纳米管掺杂MgB2线材临界电流密度的影响

对碳纳米管(CNT)掺杂MgB₂超导体磁场处理后的行为进行了研究. 结果表明，CNT掺杂MgB₂超导体经5T脉冲磁场处理后临界电流密度J_c(H)在低磁场下提高了2—3倍，高场下提高一个数量级以上，扫描电镜结果显示CNT沿着处理磁场方向规则排列并且成为MgB₂基体的形核中心和高效的磁通钉扎中心. 关键词： 2')" href="#">MgB₂ 碳纳米管 脉冲磁场处理     

“荧光-1”装置上反场构形的优化设计

相较于传统的惯性约束聚变及磁约束聚变,磁化靶聚变技术可能是一种实现纯聚变更低廉更有效的途径。针对中国工程物理研究院流体物理研究所设计的"荧光-1"实验装置,利用二维磁流体力学模拟程序MPF-2D,从理论上详细分析了各实验输入参数(如初始磁场、初始密度、主磁场等)对该装置上反场构形性质的影响。为即将进行的实验推荐了三组实验输入参数:初始磁场0.3T,初始密度7×1015 cm-3,磁镜场-2.0~-1.0T,主磁场-4.0~-3.0T。