静电场描绘实验的研讨

引言 静电场描绘是国内外高等院校普遍开设的物理实验.由于直接描绘静电场存在很大困难,而稳恒电流场在导体中的分布规律--电流与电势差的分布规律和静电场中场强与电位差的分布规律可以用相同的数学关系式表达,所以通常是用稳恒电流场来模拟静电场.     

光学-射频场双驱动原子系统中的透明与吸收特性的调控

光与物质的相互作用可以产生许多奇特的量子光学现象,电磁诱导透明和电磁诱导吸收是其中最典型的现象.本文在通常的Λ型三能级系统中引入射频场作用于激发态的精细结构能级之间,组成光学-射频双驱动场共同激发原子的相干跃迁,使系统的吸收特性出现电磁诱导透明和电磁诱导吸收两种量子相干效应.通过讨论双驱动场开启后直到系统达到稳定的量子相干过程,分析电磁诱导透明和电磁诱导吸收随时间的产生和转化,得到两种量子相干现象之间的关联性及对其进行量子调控的方法.     

可视化静电场分布实验装置设计开发

根据静电场和极化原理,利用高压直流电源、不同形状电极、电机以及arudino单片机等器材,设计并制作了一种可视化静电场分布的实验教学装置.实现了对现教学用模拟法测绘静电场装置所用不同形状电极产生静电场的直接观测,以同轴柱面电极为例,实验现象结果与Comsol模拟结果相符,并基于该实验装置开发了其虚拟仿真实验,有效辅助大...     

Mathematica在镜像法求解静电场边值问题中的应用

研究了静电场中不同边界条件下(球面、柱面或无限大平面)的边值问题.首先借助Mathematica软件对求得的复杂的数学结果进行分析和数值模拟,然后绘制出其等势线和电场线图,实现静电场边值问题的场分布的可视化,进一步帮助学生直观的看清不同边界条件下场分布的特点,最后通过可视化的结果加深对镜像法求解静电场边值问题的理解.     

基于时间反演技术的电磁器件端口场与内部场转换方法

随着电磁器件的集成化,器件搭载的模块、实现的功能愈发多样.各模块间的耦合难以忽略,设计难度陡然增加,传统设计方法逐渐力不从心,迫切需要寻找一种新的电磁综合设计方法.本文利用时间反演电磁波的时空同步聚焦特性,探索了将时间反演技术应用于器件设计的可能性.首先,基于通用的器件逆设计流程,利用时间反演技术、并矢格林函数及电磁学的基本原理,提出了将器件端口场分布转换为内部场分布的方法,并证明由端口期望场的时间反演场在空间某一位置获得的连续等效源的共轭分布可在端口处产生与期望场接近的场分布.且在单点频逆设计过程中,只需知道端口电场或磁场的切向分量即可完成端口场与内部场的转换.同时,借助格林函数的互易性对本文所提理论做适当变换后,进行数值仿真验证,分析讨论了不同初始信息条件下该方法的适用性.仿真结果与理论相符,证明了理论的正确性,为将时间反演技术应用于电磁器件的逆设计提供了可能.     

静电场对强激光场非序列双电子电离的影响

利用半经典重碰模型计算并研究了He原子在强激光场与静电场的混合场下的非序列双电子电离过程. 由于静电场破坏了激光场电场的反演对称性,在平行于激光场偏振方向的He²⁺离子动量分布不再具有对称双峰结构. 由于超短脉冲具有相似的非对称性,研究静电场对原子在强场中非序列电离的影响,有助于分析超短脉冲非序列电离的过程,进一步了解非序列双电子电离的机理. 关键词： 非序列双电离 静电场 重碰 非对称性场     

静电场电位零点的选择

静电场作为保守场或位场,可以引进电位来描述.定义电位差后,为了确定静电场中任一点的电位,需要选定参考点.从原则上说,参考点的位置及其电位值可以任选,一经选定,静电场各点的电位值就唯一确定了.通常,选取无穷远点或选取地球或同时选取无穷远点和地球两者为电位零点.本文说明这些选择的理由和条件,有无矛盾,是否方便.一、为什么选择U∞=0 不难想像,在几乎一切实际静电场问题中,尽管带电体系的电量不同,分布各异,但电量和分布范围均有限.因此,根据问题所要求的精度,在离带电体系足够远而(在物理上)可称为无穷远点的广大空间是具有零场强和…     

静电场场图描绘实验的剖析

简单形状带电导体组合的静电场分布可以用数学方程求解，而复杂形状的带电导体组合的静电场分布，虽然理论上都可用拉普拉斯方程求解，但实际计算相当复杂困难．如果直接用探讨测量静电电位，也会因探讨的引入破坏了原电场分布，使测量结果误差很大．所以，实际上常用稳恒电流场模拟静电场的方法来描绘静电场场图．教学中，具体应用的器材有电解槽，还有导电纸和导电玻璃．静电场场图描绘实验，除了要使学生了解静电场模拟基本原理、实验方法以及等位线、电力线的特性以外，还有一些重要问题，需要学生理解．如实验所描绘的对象是什么？测绘…     

基于MATLAB的静电场模拟

在静电场中引入电位和电场强度后,通过等电位线图和场强分布图可以具体的描述静电场这种抽象的物质场。传统的静电场模拟实验直观地展现出了静电场的分布从而形象地描述了静电场,由于这种方法属于类比模拟,所以存在一定的缺陷(比如不直接,不能描述立体规律等等)。随着计算机技术的发展,利用计算机技术来模拟静电场等物质场逐渐成为趋势。通过借鉴大量资料简要地介绍了如何利用计算机模拟静电场,如何利用MATLAB软件模拟静电场的问题。     

静电场描绘仪的改进

利用稳恒电流场在导体中的分布可以模拟静电场的分布．传统的静电场描绘仪存在着一系列缺陷,针对传统静电场描绘仪的不足作了部分的改进．通过实验比较,改进后的描绘仪能很好地模拟静电场．     

A multi-energy-level lattice Boltzmann model for Maxwell’s equations without sources

A lattice Boltzmann model for the Maxwell’s equations without sources is proposed by taking separate sets of distribution functions for the electric and magnetic fields and using the higher-order moment method. The higher-order moment method is based on the solution of a series of partial differential equations obtained by multi-energy-level techniques, multi-scale techniques, and Chapman–Enskog expansion, As numerical examples, some classical electromagnetic phenomena, such as the electric field and equipotential lines around an electrostatic dipole, the electric and magnetic fields around oscillating dipoles are given. These numerical results agree well with classical ones.     

格点法模拟静电场电势分布

利用格点法模拟静电场在二维平面内的电势分布.具体描绘了点-点、点-线、线-线,以及同心圆环的静电场等势线分布情况,并与理论计算结果进行比较。同时还分析了同心圆环产生的电势与同轴圆柱面产生的电势的区别。     

计算机操作中人体静电放电辐射瞬态电场与磁场的研究

分析了静电放电（ESD）辐射场的偶极子模型。用高采样速率数字示波器和定做的宽带电磁与磁场探头测量了计算机操作中人体静电放电产生的瞬态电场与磁场。用FFT分析了静电放电辐射场的频谱。研究了静民放电辐射场对某电路高频信号的影响。研究结果表明,即使是很低电压（2kV）的静电放电,其辐射近场的电场达几百V/m,磁场可达几十A/m静电放电辐射场的频谱极宽,从数兆赫到数千兆赫。静电放电对高频电路的试验结果表明,若不采取有效的防护措施,人体静电放电辐射电磁场会对电路造成一定的影响,如对集成电路与元器件造成“潜在效应”的损害,对电路造成电磁干扰,甚至损坏电子器件。     

高功率微波作用下介质窗表面电子运动2维仿真

建立了真空中高功率微波作用下介质窗表面电子运动2维仿真模型,充分考虑了微波电磁场及介质表面静电场等影响因素。通过对不同电子出射初始角度和微波场参数（电场幅值、频率及电子出射时电场相位）对电子运动状态影响的仿真分析,得到了二次电子倍增过程中电子在复合场下的运动轨迹、电子重新返回介质表面的撞击能量及返回时间等状态参数,获得了电子运动状态参数随电子出射角度和微波场参数的变化规律。研究发现：电子出射角度对其运动状态有显著影响,电子存在运动轨迹最大的某一出射角度,该角度下电子拥有最大的撞击能量;微波电场幅值的增加将使电子撞击能量增加,返回时间减小,微波电场相位的变化使电子的撞击能量和返回时间呈周期振荡,这从本质上解释了电子数量在二次电子倍增过程中以微波频率两倍周期振荡的原因;随着微波频率的增加电子将由简单的类抛物线运动转变为复杂的振荡运动。     

高功率微波作用下介质窗表面电子运动2维仿真

建立了真空中高功率微波作用下介质窗表面电子运动2维仿真模型,充分考虑了微波电磁场及介质表面静电场等影响因素。通过对不同电子出射初始角度和微波场参数(电场幅值、频率及电子出射时电场相位)对电子运动状态影响的仿真分析,得到了二次电子倍增过程中电子在复合场下的运动轨迹、电子重新返回介质表面的撞击能量及返回时间等状态参数,获得了电子运动状态参数随电子出射角度和微波场参数的变化规律。研究发现:电子出射角度对其运动状态有显著影响,电子存在运动轨迹最大的某一出射角度,该角度下电子拥有最大的撞击能量;微波电场幅值的增加将使电子撞击能量增加,返回时间减小,微波电场相位的变化使电子的撞击能量和返回时间呈周期振荡,这从本质上解释了电子数量在二次电子倍增过程中以微波频率两倍周期振荡的原因;随着微波频率的增加电子将由简单的类抛物线运动转变为复杂的振荡运动。     

Spontaneous electromagnetic emission from a strongly localized plasma flow

Laboratory observations of electromagnetic ion-cyclotron waves generated by a localized transverse dc electric field are reported. Experiments indicate that these waves result from a strong E×B flow inhomogeneity in a mildly collisional plasma with subcritical magnetic field-aligned current. The wave amplitude scales with the magnitude of the applied radial dc electric field. The electromagnetic signatures become stronger with increasing plasma β, and the radial extent of the power is larger than that of the electrostatic counterpart. Near-Earth space weather implications of the results are discussed.     

长脉冲二极管绝缘子真空表面闪络

在长脉冲强流无箔二极管实验过程中观察到绝缘子沿面闪络现象。分析实验现象认为是屏蔽环与绝缘子距离过近造成了屏蔽环边缘高场强,从而产生场致发射电子。电子在强电磁场作用下撞击绝缘子表面引起了二次电子雪崩从而导致真空表面闪络。运用静电场模拟和粒子束模拟,改进屏蔽环结构。改进后的二极管工作电压500 kV,电流12 kA,在1 T引导磁场下稳定运行,没有再发生真空表面闪络。     

长脉冲二极管绝缘子真空表面闪络

 在长脉冲强流无箔二极管实验过程中观察到绝缘子沿面闪络现象。分析实验现象认为是屏蔽环与绝缘子距离过近造成了屏蔽环边缘高场强,从而产生场致发射电子。电子在强电磁场作用下撞击绝缘子表面引起了二次电子雪崩从而导致真空表面闪络。运用静电场模拟和粒子束模拟,改进屏蔽环结构。改进后的二极管工作电压500 kV,电流12 kA,在1 T引导磁场下稳定运行,没有再发生真空表面闪络。     

由已知相应的静电静磁问题求电动力学问题的解

一.引言 在电磁现象问题中,比拟的方法是最常用的方法之一。在这方面,新提出的一个问题是从已知的静电或静磁问题出发,即可求相应的电动力学问题;应用这个方法,可以解决一些较复杂的问题。但是,现有的处理这个问题的方法还欠缺普遍性。本文的目的就是要使这个方法更具普遍性,就是说要使这个方法包括更大的范围。     

Space electric propulsion plasmas

Electric thrusters offer the promise of a substantial improvement in performance over that of conventional chemical rockets currently used in space propulsion applications. There are three basically different ways in which electrical power and propellant inputs might be combined to produce thrust: (1) propellant can be heated electrically and then expanded through a nozzle; (2) electromagnetic body forces can be applied to accelerate a plasma to the desired exhaust velocity; or (3) electrostatic body forces can be applied to accelerate charged particles. Electric thrusters are classified in accordance with the mechanism by which they induce thrust as electrothermal, electromagnetic, and electrostatic. The characteristics of plasmas in electric thrusters along these lines are considered