均匀带电细圆环电场的计算机模拟

用Matlab程序对均匀带电细圆环在空间激发的电场进行了计算机模拟,可以输出带电圆环附近任意一点的电场强度及电势,做出了过环心与圆环垂直的平面内的等势线,以及三维空间的等势面,实现了电场的可视化,便于形象地理解带电圆环激发电场的空间分布.     

均匀带电细圆环电场的级数解

根据点电荷场强公式和电场叠加原理,导出了均匀带电细圆环电场的级数表达式,进而讨论了均匀带电细圆环平面内、中心轴线上和远区的电场.     

均匀带电细棒和带电圆环电场的计算机模拟

为了可以更直观地观察带电粒子在复杂电场中的运动轨迹以及描述电场的空间分布,本文基于库仑定律和电场叠加原理,应用VPython软件,对均匀带电有限长细直棒和均匀带电圆环的电场的空间分布进行了可视化模拟;并模拟探究了带电粒子在带电圆环电场中的运动形式,对于简单的周期性运动,我们在理论上计算了带电粒子运动周期,并与模拟的结果相比较做了相关的讨论;模拟探究了带电粒子多种复杂的运动形式,预测了带电粒子在圆环电场中运动可能出现的混沌现象。     

均匀带电细圆环的电场的一般分布

直接由电场强度的计算公式计算均匀带电细圆环在全空间的电场分布,绘制出电场量值的空间分布图,进而讨论均匀带电圆环平面内、中心轴线上和远区的电场．     

展示相对性原理和电磁场相对性的一个佳例

以条形磁铁与导体圆环相对运动为例,依据导体圆环产生感应电流这一事实,首先讨论了条形磁铁参考系和导体圆环参考系下电场和磁场的不同.并在条形磁铁参考系下,从产生动生电动势的物理本质洛伦兹力出发,导出了法拉第电磁感应定律.然后,在导体圆环参考系下,由相对性原理直接给出了感生电场性质的数学表述,并深入讨论了电场和磁场的联系.最后,给出了爱因斯坦和费曼对该问题的不同思考并进行了简单分析.     

共轴均匀带电圆环间相互作用力的迭代计算

利用带电圆环电场的轴对称性,联合运用静电场的高斯定理和安培环路定理,以轴线上的场强值为初值,巧妙地导出了均匀带电圆环空间电场的无穷级数表达式,进而计算出了共轴均匀带电圆环之间的相互作用力.     

带电细圆环与导体球壳系统的场分布

先依电象法,推导均匀带电圆环在金属导体球壳内的"象电荷";再在球坐标系下,根据电场强度的计算公式与Tay-lor展开式,计算出均匀带电细圆环在全空间的电场分布的级数形式解;进而结合唯一性定理和电场的叠加原理,获得带电细圆环与导体球壳系统的空间场分布.     

基于Mathematica的均匀带电细圆环电场模拟

应用Mathematica软件,计算了均匀带电细圆环在空间激发的电场,画出不同平面内的电场线和电势分布图,以及全空间的立体分布图形.将不同角度下的二维或三维分布图直观地显示出来,对于每种情况都做了详细分析,便于全面认识和深入理解均匀带电细圆环电场的空间分布.     

圆环电流/荷在轴线上的磁/电场的两个简洁公式

圆环电荷在轴线上的电场和圆环电流在轴线上的磁场有着相似的简洁表达.本文分别推导出均匀带电/载流圆环在中心轴上任意一点的电/磁场的简洁紧凑的三角函数表达式,并略述其应用.     

微元法研究均匀带电体的电场分布

以均匀无限长带电直线的电场分布为基础,运用微元法和叠加原理研究了无限大均匀带电平面和无限长均匀带电圆柱面在其周围电场分布情况。然后根据均匀带电圆环轴线上的电场分布,进一步讨论均匀圆柱面在其轴线上的电场和均匀带电球面在其周围产生的电场,所得结果与高斯定理完全符合。     

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。     

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。     

三维介观超导环的涡旋结构

在Ginzburg-Landan理论的框架下, 运用有限差分法研究了在圆环电流产生磁场下的介观超导圆环内的涡旋结构, 讨论了超导圆环尺寸和不同空间分布的磁场对涡旋形成的影响, 得到在一般超导圆环体内的基态多是巨涡旋态、而多涡旋态多以激发态形式存在的结论, 说明磁场一般从超导圆环的环孔穿过, 而很难穿过超导圆环体.     

也谈均匀带电细圆环的电场分布

用Mathematica研究均匀带电细圆环的电场的空间分布,准确地绘制出电场强度量值的分布图和电场方向的分布图,并纠正了最近文献中一幅场强量值分布图的失误.     

Solving characteristic equation of orbital angular momentum modes in a ring fiber

The characteristic equation of orbital angular momentum modes in a ring fiber is derived. By solving the equation with the graphical method, mode distribution in a ring fiber can be precisely determined for arbitrary fiber parameters without relying on simulation of the vector field. This will provide a useful method to determine the separation between quasi-degenerate modes in a ring fiber.     

磁暴主相期间环电流分布特性模拟研究

磁暴主相期间对流电场驱动等离子体片中的能量粒子经历E×B漂移，被地磁场俘获形成环电流，在此理论基础上充分考虑电荷交换造成的环电流损失与离子沉降的影响，改善并验证了磁暴主相期间环电流离子分布模式.模拟了不同强度磁暴主相期间磁层环电流离子的分布特征，研究了部分环电流离子对对流电场的响应.结果表明：不对称的环电流是磁暴主相期间环电流的重要组成部分，其分布特性表现为晨昏不对称和日夜不对称以及离子投掷角分布的各向异性等.对流电场与能量离子通量强度和分布范围之间正相关.模拟结果与观测有很好的一致性，证明了模型的可行性 关键词： 部分(不对称)环电流 磁暴主相 离子通量分布 对流电场     

圆环电流场的普遍分布

对圆环电流在全空间的磁场分布,先用椭圆积分计算矢势,再经旋度运算求得磁场的普遍表达式,绘制磁场量值的空间分布图,而将圆环电流平面内、中心轴线上和远区的场作为特例方便地进行讨论。     

圆环形聚焦声场的构建与调控

提出了一种由径向振动模式的圆环形压电换能器晶片组成的圆柱形阵列换能器结构, 依据阵元激励信号的相位调控机理, 推导了圆环形聚焦声场的调控公式, 在三维空间中构建了圆环形聚焦声场, 实现了对其聚焦区域大小、聚焦圆环半径以及轴向位置移动的调控. 理论分析和仿真研究表明, 所提出的圆柱形阵列换能器实现了对圆环形聚焦声场的调控. 为检测超声、功率超声、医学超声等应用领域提供了一种可实现的新型圆环形可调控聚焦声场.