人们对“单极感应”的认识

一、引言 古典形式的“单极感应”是指一沿对称轴方向磁化的金属导体磁体绕其对称轴旋转(图1),而在通过金属电刷A、B连接的外电路与导体磁体构成的回路中产生稳恒电流的一种电现象.所用对称形磁体可以是圆柱形、圆盘形,也可以是圆锥形或其它轴对称形的金属导体.通常也称这些形状的金属导体(非磁化)在均匀磁场中绕其对称轴(对称轴沿外磁场方向放置)转动、而在回路中产生稳恒电流的现象为“单极感应”.之所以称为“单极”是由于只有永久磁体两极中的一极与外电路(见图1)相接的缘故.Web的这一命名虽然欠妥,但是由于历史及习惯的原因,一直沿用…     

广义单极机的数学模型

一、引言 单极感应现象的早期研究[1]是采用圆柱形金属磁化导体作为永久磁铁,在忽略电感情况下,这种导体具有纯电阻性质.利用纯电阻导、体磁体的旋转而产生单极感应现象的装置称为特殊形式或古典形式的单极发电机.围绕“单极感应”而产生的M和N假说[2]之争的谁是谁非问题,Barnett[3][4]Kennard[5][6]、Pegram[7]等引入圆柱形电容器于通电螺线管的磁场中,通过纯容性的圆柱形电容器的旋转、或螺线管的旋转、或螺线管中的铁芯的旋转、研究了单极感应现象.一般形式下的单极机应为轴对称阻抗性元件(可以是纯电阻的也可以是纯容性的)制成的旋转…     

介绍几个“单极感应”演示装置

介绍几个“单极感应”演示装置姜源王震（沈阳工业大学沈阳１１００２３）（收稿日期：１９９５－０９－０５）１引言早在十九世纪初，法拉第和韦伯就开始研究“单极感应”现象．早期的单极感应是指对称性金属导体永磁体绕其对称轴旋转而产生电流的电磁感应现象［１］．如...     

用磁荷观点解释单极感应现象

本文首先利用磁荷观点计算了旋转磁铁端面上的磁流,然后利用磁流的安培环路定理求出单极感应发电机回路中的电动势,并且指出回路中的电动势与回路的形状无关。利用磁荷观点还克服了使用相对论观点时对磁铁旋转速度过度限制、对磁铁端面磁场过度简化以及计算复杂的缺点。     

<电磁学>自学辅导材料(四) ——电磁感应和暂态过程

1电磁感应的两个实验定律一、楞次定律 此定律回答闭合导线回路中感应电动势的方向问题,其表述为:感应电流的磁通总是力图阻碍引起感应电流的磁通的变化。 用楞次定律判断感应电动势方向的“四步法”, 1.确定原磁通的方向. 2.确定原磁通的增减. 3.用楞次定律确定感应电流的磁通的方向,即:增时,与反向;减时,与同向. 4.确定感应电流的方向(即感应电动势的方向):感应电流的方向与成右手螺旋关系. 例:如图1所示,当矩 形线图向古运动时,确定 线圈中感应电动势方向. 我们看到:原磁通方 向垂直纸面向里,而且当 线圈运动时,减小,由楞 次定律可判断感…     

“电磁学”新版中有关自感的一个值得注意的改动

有关自感现象的典型演示实验,示于旧版下册39页图 5-25行,如下图所示,原文为:“当迅速地把开关K断开时,可以看到灯泡并不立即熄灭,而是突然更亮一下以后才熄灭.这是因为当切断电源时,在线圈中引起一个很大的感应电动势.这时,虽然电源已切断,但线圈L和灯泡S组成了闭合回路,线圈中产生的感应电动势在这个回路中引起感应电流,所以灯泡并不立即熄灭,由于在电源切断时很大,感应电动势和由此引起的感应电流很大,因此灯泡能发生短暂的强光.” 新版中把“而是突然更亮一下以后才熄灭”句及“所以灯泡并不立即熄灭”到上段末全部删去,并加上“为了…     

超导磁体的短路环保护

本文讨论了高电流密度的大型超导磁体在失超保护上遇到的困难和短路环保护技术的物理原理,我们在多芯NbTi复合线绕制的小型磁体上,采用高纯铝作为短路环保护,实验观测到,在磁体未失超而关断供电电流的情况,能量基本上转移至短路环内;磁体电流较大时,磁体电流衰减的速率较大。在通过加热器人为触发失超的情况下,一部分磁体电流转移到短路环内;初始电流较大时,转移率较大,因此,将降低超导磁体失超后的温升。实验又观察到,当有短路环时,失超感应电压下降。     

强磁场对飞行炮弹影响的研究

 按照法拉第电磁感应定律和楞次定律,当某一回路中的磁通量发生变化时,回路中将出现感应电动势。如果回路是导体回路,则回路中将出现感应电流。感应电流的出现又将产生阻碍回路中磁通量的变化。A为圆柱形磁铁,B为金属圆管。     

也谈回路方程的独立性

一个复杂的线性电路可以用基尔霍夫第一和第二定律求解.若电路有n个节点,m条支路,可列出n个节点电流方程,但独立的电流方程有n-1个;回路电压方程可以列出很多,而独立的电压方程有m-(n-1)个[1].关于如何选择独立回路的问题,最近有位作者给了一个规则[2]:“在所选取的每一个回路中,至少有一条支路未曾在其它回路中出现过.”在下面的简单例子中可以发现,这一具体规则(以下简称旧规则,是不妥的. 图(一)电路有6条支路,3个节点,独立的电流方程有2个,独立的回路电压方程有4个. 容易验证,由回路1,2,3,4列出的电压方程一一sll是独立的(因这四个回路都…     

《网络拓扑学与关系式P=m n-1的证明》一文的更正

我在本刊1985年第3期发表的、网络拓扑学与关系式p=m n-1的证明》一文,有两个地方需要更正. 第一,由于疏忽,在付印前重抄稿时少抄了定理9的征明及定理10的命题,使定理10的证明“张冠李戴”地成了定理9的“证明”.现把少抄的那段文字补写如下(应插于第12页右侧第10行与11行之间):(补)证;每一单链回路的电压方程含有一个不出现于其他单链回路方程中的链电流,故彼此独立. 定理10:任何多链回路的电压方程都可由单链回路方程组导出,因此独立的回路方程数m=p-n 1(补完) 第二,文中倒数第二段实际上肯定了“使每一回路含有至少一条新支路”是回路方…     

非接触驱动方式中永磁体转动行为的实验研究

矩形永磁体与铝盘构成的非接触驱动系统中,在铝盘定速转动条件下,对通过电磁感应所驱动的磁体转动角速率、角加速度同时进行检测,发现角速度有周期性的微小波动,而角加速度在一负的最大值与正的最大值间周期性地变化,二者周期相同.从永磁体的分子环流模型出发,运用毕奥-萨伐尔定律,场叠加原理,导出了磁体绕中心转轴旋转到任意位置时,导体中的磁场分布解析表达式,依次对磁体角加速度与磁体受到的电磁驱动力矩进行定量计算,以驱动力矩与空气阻尼力矩的共同作用解释了角速度出现周期性微小波动与角加速度正负等幅变化的原因,通过与实验测试结果进行比较,验证了分析结果的正确性.     

测不准关系的思考实验

根据海森伯的测不准关系,同时准确地测量电磁波中电场E和磁场H是不可能的[1].现将证明此事的思考实验叙述如下. 如图一.把电容为C的平行板电容器和电感为L的螺线管互相垂直地安装成LC回路,投射. 图一是螺线管L的轴或平行板电容器C’的极板分别平行或垂直于投射偏振光的磁场H以及电场E的立体配置图.H　E以频率为ω的偏振光。使入射偏振光的电场E垂直于的极板,磁场H平行于L的轴.当LC回路对入射偏振光发生共振吸收时,也就是说,当满足关系ω=1/　时,在回路中产生突变电流I,这时在回路中储存的能量为其中Q是C的极板上的电荷;υ’,υ分别…     

利用LC谐振做“磁场的描绘”实验

用感应法做“磁场的描绘”实验时，通常直接将一定的正弦电压加到励磁线圈上，使其中流过（有效值）恒定的电流，再将探测线圈放置在磁场中，通过测量探测线圈上的感应电压来确定磁场的大小和方向．我们做此实验时，由于仪器所限，信号源的最大输出电压仅达六、七伏，故励磁线圈中的电流较小，仅为几毫安，因而从探测线圈上测得的感应电压亦很小（最大值才几毫伏），而外界干扰较大，这样，测量结果的误差往往很大．为了减小误差，需增大励磁电流．为此，我们在励磁线圈所在的回路中串联一电容器（如图中的C），调节信号源频率或电容器之值…     

位移测量中真空室偶极涡流的影响及其扣除

一、真空室上偶极涡流对测量的影响 在托卡马克放电中,出现宏观不稳定性时,等离子体电流会出现小的正尖峰,并在整个大环上沿水平方向向内快速收缩。这时真空室(薄不锈钢壳)上会感应出很大偶极涡流,如图1所示,真空室上偶极电流分布为     

一道讨论题所引起的争论

本文通过对一道讨论题所引起的三种错误观点的分析，指出即使在感应电动势完全是由涡旋电场所引起的情况下，也不容忽视导体回路中还存在着静电场，否则会导出一个错误的结果．当一个复杂电路各支路上的感应电动势均未知时，求解各支路中感应电流的有效方法是“通量法”加基尔霍夫回路电压定律．     

为什么通量法则有例外

R· P· Feynman[1]曾指出:电磁感应定律的原始形式和由它导出的通量法则是不等价的。他曾举出Faraday圆盘发电机为反例。如图一,L是矩形回路OACDO,S是这个矩形之内的平面。圆盘的半径为R,它在垂直的静磁场B中以恒定的角速度ω绕O点旋转。 因为B不随时间变化,按照(1)式,有另一方面,因为回路的通量　个随时间改变,按照(2)式有(3式和(4)式表明(1)式与(2)式不等价,实验证明(3)式成立而(4)式则不成立。因此,这是一个表明通量法则不成立的反倒,它提出了如下问题:根据麦克斯韦方程中的和数学公式可得到根据(7)式可知,(1)式与(2)式总是等价…     

高温超导二极磁体样机设计与测试

高温超导二极磁体是强流重离子加速装置(HIAF)的重要组成部分,能够为离子偏转提供均匀、快速变化的磁场。文中介绍了高温超导二极磁体样机的电磁设计、结构设计、加工与装配。磁体主体由Bi系跑道线圈、E型铁芯组成,线圈通流30A时气隙中心磁感应强度达到1T。通过线圈和磁体直流测试,得到了线圈的临界电流、气隙中心磁场随电流的变化曲线、磁体的最大工作电流;通过磁体交流测试,验证了高温超导磁体18.2T/s的快速变场速率。     

对《回路方程的独立性》一文的不同意见

《大学物理》85年第4期P.37《回路方程的独立性》一文(以下简称“原文”)的有关结论是有错误的.特提出讨论并请指正. 原文中对《普通物理学》[1]一书中选择独立四路的“规则”提出了非议,这是正确的.的确,[1]中的“规则”是不严格的,确切的说是有错误的,必须进行修改.正如原文中所指出的那样,若采用[1]中的“规则”来选择图1所示电路(用拓扑图表示)的独立回路的话,便产生两种矛盾的结果,即按图la所示顺序选择的话,可得1,2,3三个独立回路;而按图1b所示顺序选择的话,可得1,2,3,4四个独立回路.这显然有矛盾,原文指出“……结果当然应当是3个独…     

开拓一道力学题

由赵景员和王淑贤合编的《力学》中,有一道题是“试证在以角速度ω旋转的圆桶内的液体的自由表面的形状是一抛物面”(426页,第15题).我们试对它进行开拓,使其变成内容很广的综合力学题目.经变化后的题为 “一个充分高的圆柱桶,其底面半径为R,内部装有高度为l,密度为ρ的液体,当它绕其轴(通过桶底中心且平行于桶壁)以角速度ω旋转时,试求(1)其自由液面为抛物面;(2)抛物面的顶点距器底的高度随ω变化的关系图象;(3)ω为何值时桶底才能露出;(4)液体沿器壁上升的高度随ω变化的关系;(5)桶底露出的半径随ω变化的关系;(6)质心高度随ω变化的关系…     

电磁感应中的“佯谬”与电磁感应定律的表述

一、电磁感应定律的两种 表述形式 当一固定导体回路内磁通量发生变化时,回路中将产生感生电动势 固定感是变化磁场激发的感应电场产生的。 另一方面,当导体切割磁通时,运动导体中的电子将受洛仑力 F=(v× B),而在导体中产生动生电动势 稳定 因此当B随时间而变,而导体回路整体或部分又因运动而切割磁通时,回路中的总电动势为 感+6动= (1)式应是电磁感应定律的普遍表述,概念很清晰,但是许多书却宁愿把牛曼(1845年)导出的公式作为电磁感应定律的普遍表述,大概是这一表述形式简洁,符合物理学家把电磁感应现象作统一表述的要求,一些书还从(2)…