一类载流导线在特殊点磁感强度的计算方法

1 问题的提出 在电磁学[1]中,利用毕奥-萨伐尔定律可以求出一些规则载流导线周围的磁感强度分布,如载流长直导线周围任一点、圆形载流导线轴上某点的磁感强度.但对于其他特殊几何形状的载流导线,要计算其中某点的磁感强度一般来说比较复杂[2].本文对一类载流导线在特殊点的磁感强度的计算做较详细的讨论.     

两平行载流导线间电磁力的比较

通过计算两平行长直载流导线间的静电力和磁场力 ,解决了在研究平行载流导线间相互作用时 ,只计电力而不计磁力的真正原因     

圆形载流导线空间非近轴磁场分布解析解

在物理学实验研究及功能材料科研领域,分析感应电炉特性、电磁悬浮冶炼、区熔提纯熔点高、活性强、易与坩埚起反应的稀土材料的稳定性,圆形载流导线空间磁场的计算与分析有重要的实际意义.在电磁学及电动力学中讨论圆形载流导体产生的磁场时,通常只给出圆电流中心或轴线上的磁感强度[1,2].对非近轴磁场的计算相对繁难,需要借助圆电流轴外场涉及椭圆积分等较复杂的数学计算,难以得到较准确的解析解.     

一种新颖的实现BEC列阵的表面微磁囚禁方案

本文提出了一种采用平面载流导线列阵实现冷原子表面微磁囚禁的新方案,计算与分析了1D和2D载流导线列阵产生的磁场及其梯度与曲率的空间分布,并发现了一些有趣的周期性排列的磁阱微结构.     

3二维δ函数在静电学中的应用

３二维δ函数在静电学中的应用对于沿ｚ轴分布的无限长细直均匀带电线和稳恒载流直导线，设线电荷密度和电流强度为η和Ｉ，则体电荷密度和电流密度分别为ｋ为ｚ轴的单位矢量．这类问题场的分布与变量ｚ无关，满足二维泊松方程，都可应用二维δ函数解决．例题１有一沿ｚ轴...     

三角形平面载流线圈磁场的空间分布

根据一段载流直导线在空间某点的磁场矢量公式,将多边形载流线圈视为多段载流导线,然后根据场强叠加原理,给出了计算多边形平面载流线圈在空间任意点的磁场分布的方法,并求出了三角形平面载流线圈空间磁场分布的普遍表达式。     

一种演示电流磁效应的简易装置

电流磁效应的演示实验一般教科书多是采用两平行导线的演示装置。由于各种原因一般难以达到预期效果。其中最主要是一般电源不能提供较大的电流,载流线间的作用力较小;导线的张力较大,阻碍导线摆动。因此通电前后载流线间的距离变化不太明显,甚至难以觉察出来。为此我们设计制作了一种新的装置,用一般的干电池便可演示电流的磁效应,收到了良好的效果。     

多路Marx并联高压脉冲电源研究

脉冲功率技术在工业和生物医学领域有着广泛的应用,很多应用场合要求输出数百安培的高压脉冲。固态Marx发生器虽已研究多年,但是被广泛采用直插封装的IGBT和MOSFET功率半导体开关管的额定电流通常都低于100 A,无法满足低阻抗负载的应用需求。为提高输出脉冲电流幅值,提出两种多路Marx发生器并联的脉冲电源的拓扑结构,第一种方案采用多路Marx发生器直接并联,第二种是共用一组充电开关管的多路Marx发生器并联。由FPGA提供充放电控制信号,采用串芯磁环隔离驱动方案实现带负压偏置的同步驱动,主电路选用开通速度快、通流能力强的IGBT为主开关的半桥式固态方波Marx电路。实验结果表明,6路16级Marx直接并联的脉冲发生器能输出重频100 Hz高压方波脉冲幅值可达10 kV,在30Ω负载侧输出峰值电流可达300 A,上升时间230 ns。共用充电开关管的6路4级Marx并联发生器在5Ω电阻负载上的输出电流峰值可达300 A,最大输出电流可达460 A,上升时间272 ns。表明多路Marx发生器并联可以有效地减小系统内阻,提高系统带载能力;改进后的并联方案实现大电流脉冲输出的同时,所采用的开关管数量减小近一半,提高了系统的抗干扰能力的同时,降低了脉冲电源的成本;且增加级间并联导线可进一步改善均流效果。     

线圈在无限长载流直导线磁场中的逃逸速度研究

分析矩形、圆形线圈在无限长载流直导线磁场中的运动，求解线圈运动的感应电流和安培力，建立运动学微分方程，得到线圈在无限长载流直导线磁场中存在逃逸速度.线圈能从磁场中逃逸的最小初速度与线圈尺寸、电阻、初始位置、长直导线电流均有关，该模型为教师教学提供理论分析.     

受简谐激励载流导线的三次超谐共振

研究受简谐激励的二长直电流间载流导线的三次超谐共振问题,应用动力学方法建立载流导线受外部激励和安培力的Duffing方程.根据非线性振动的多尺度解法,得到系统满足三次超谐共振情况的一次近似解以及对应的定常解,并对其进行数值计算.分析直流、交流、调谐值、张力、激励等对系统的影响.     

高频通电导线间电磁感应及趋肤效应系列实验研究

设计一组通电导体间电磁感应及趋肤效应实验,可观测通电导线间和同轴电缆线的共模干扰现象;利用自制的高频电磁感应综合实验仪观测高频载流导线的趋肤效应,并利用串联谐振测量因趋肤效应引起的良导体损耗电阻随频率增大的特性,证实趋肤效应是由电磁感应现象引起的,并对电磁感应能量无线传输进行验证,上述系列实验有利加深对电磁感应原理及作用的理解.     

镜像对称的载流导线磁场方向的分析

电磁场的对称性分析在大学物理教学中有着极其重要的地位,但是现有的大学物理教材很少给出如何利用稳恒磁场的对称性来分析磁感强度的方向.文章针对此问题应用毕奥-萨伐尔定律并结合矢量的分解更加便捷地分析了一对镜像对称的载流导线在中间面上任意点处的磁场方向:其方向必定垂直于该面.应用这一结论可以很容易判断出像密绕螺线管、直螺线管和圆柱形导线等这一类电流分布具有镜像对称的载流导线在其中间面上的磁感强度的方向.     

关于电磁场的统一性和相对性

学过电场和磁场后,容易把二者看成本质不同的两回事。为了让学生们对电磁场的统一性和相对性有个粗浅的了解,我用两节课讲了下面一个常见问题。 一、问题的提出 如图1所示,一带正电q的粒子正以速度υ平行于强度为I的长直导线运动,该粒子距导线为r。在地面上(简称实验室系K)会观测到强度为 B=的磁场,方向沿图1中y轴正向。按洛仑兹公式,粒子所受磁场力为方向沿图1中z轴正向。因稳恒载流导线为电中性,周围不存在电场。 当在随同粒子一起运动的坐标系(简称粒子系K’)中观测时,会不会观测到力?如能观测到,那它是什么性质的力?它是否等于实验室…     

光纤法珀应变传感器并联复用实验研究

讨论了两个光纤法珀传感器的并联复用的原理和信号的傅里叶解调方法,设计了两个法珀传感器的并联复用系统,并进行并联复用实验.采用一元线性回归分析方法对三组典型实验系统的实验数据进行处理分析.实验结果表明,并联复用中同一组传感器信号没有发生明显的串扰,实验结果符合理论推导,波动范围小于2.4%,精度达到4.7 με.     

任意形状三角形电流空间磁场的再计算

本文从大家熟悉的一段载流直导线的磁场表达式出发,首先导出了载流直导线空间磁场的x、y、z分量表达式.然后将这一表达式运用到任意三角形电流,从而得到了它的空间磁场分布.最后对正三角形电流及其平面和中心轴线的特殊情况进行了讨论.与文献[1]相比,本文采用的是代数、几何的方法,所得到的磁场分布是空间坐标的函数,更贴近大学物理教学实际.利用这一方法,原则上还可以计算任意多边形电流的磁场,便于在大学物理教学中推广运用.     

基于微扫描镜的激光投影

利用微机械加工技术制造出一种新型微扫描镜,结合半导体激光器,可用于投影显示.激光器发出的光束被两个分别沿着X轴、Y轴扭转的镜面相继反射,扫描出二维图形.实验测得扫描镜在15 V电压,频率为扫描镜谐振频率2倍的方波信号驱动下,镜子的光学扫描角度达±12°.由于每个镜子都沿各自轴以简谐规律扭转,扫描所得投影为李萨如图形.通...     

交直流载流矩形线圈相互作用演示仪

设计制作了交直流截流矩形线圈相互作用演示仪,采用多匝矩形线圈替代单一导线,演示2根载流导线之间通过磁场存在着相互作用,实验仪器制作简单,使用方便,性能可靠,现象直观.     

论证安培环路定律的两点补充

关于真空中磁场的安培环路定律常常“只给出无限长直导线情形的证明,并把闭合积分环路L限制在与导线垂直的平面里”[1],接着就把这个定律推广到任意形状的空间闭合回路和任意形状的电流中去应用,这使初学者往往产生某些疑虑.为此,建议作两点补充:一、直圆柱面上任意闭合回路的B的环流 假设有一无限长载流直导线,流过的电流为1,今作一个底面垂直直导线,半径为r的直圆柱面(图一).根据毕奥-萨伐尔定律,圆柱面上各点的B的大小为方向为该点所在圆周的切线方向.因此,沿圆周闭合回路的B的环流为今统直圆柱面一周,任意作一闭合回路abca,则记ds—C…     

安培力的连续演示法

载流导线在磁场中受安培力的作用是大学物理教学中的一个重要的内容．如果在课堂上加以演示，则会起到加深理解，增强记忆，激发学生学习兴趣的效果．已有的此类演示仪器按结构型式大体可分为三种．一种是导轨型，即将导线水平放置在导轨上并置于磁场中．当通电后，载流导线受安培力的作用沿导轨水平移动一小段距离而停止；一种是悬挂型，即将导线悬挂起来并置于磁场中．当通电后，载流导线受安培力作用离开平衡位置一小段距离而停止；第三种是旋转型即巴罗轮．通电后，巴罗轮可连续转动，它可以让学生连续观察，但要想让其有明显的连续转动…     

不同热处理条件下Bi-2212超导线材的临界性能研究

Bi-2212高温超导材料在4.2K具有优异的磁场载流性能,并且是目前高温超导材料当中唯一可制备成各向同性圆线的材料,可以绞制成大电流的CICC电缆,也是大型超强磁场磁体的首选材料之一。高压热处理技术可以大幅提高材料超导性能。临界电流与n值是超导导线的主要性能参数。本文测量了两组分别经过常压和高压热处理的超导线在不同背景磁场中的临界电流和n值。测试所用Bi-2212导线是以Ag和Ag/Mg合金为基体,采用粉末装管法制备而成,两组导线在890℃下经不同压强热处理。从对比的数据中定性地分析热处理压强和超导线性能之间的关系。