海战场高灵敏度电磁场传感器研究动向与发展

为了满足海战场对高灵敏度电场磁场传感器的需求,结合我国开展舰艇水下电磁场测试用特种传感器研究的经历,以及海战场应用的电磁场传感器有高灵敏度、智能化、低功耗、小体积、长期环境适应性等诸多特殊要求,提出了“分布发展与集中验证相结合”的发展思路和方法。通过对国内外高灵敏度磁场电场传感器的研究发展动向的分析,指出今后一段时间内光纤类电场磁场传感器、仿生类电场磁场传感器、阵列传感器等是水下电磁场探测进入实用的重要突破方向。     

沿平面对角线匀速运动电四极子的电磁场分布

写出静止状态的平面电四极子的电场分布,利用电磁场的相对论变换关系,导出平面电四极子沿对角线方向做匀速直线运动时的电场和磁场分布,并对其在不同的坐标轴上的电场和磁场的分布情况加以讨论。     

轴对称导体在均匀磁场中转动时的电荷分布及其电磁场的求解方法

指出了某些文献中的问题,根据电荷守恒定律,证明了由转动磁场所导致的电场E=±v×B的散度,并非与真实的电荷体密度有本质上的关联,而只是一种相对论效应.并根据电磁场变换原理,给出了轴对称导体在均匀稳恒磁场中转动时表面电荷密度及其电磁场的求解方法,得出了在均匀稳恒磁场中转动的导体球表面电荷密度及其电磁场.     

平面横电磁波模的初值问题

经典理论所描述的电场和磁场处处同相的平面电磁波模并不存在.Maxwell方程组的解依赖于 电磁场的初始值或边界条件,根据不同的初始条件解得的平面电磁波模是不同的.结果表明 ,平面电磁波是横波,在不同的位置,由变化的电场激发的磁场或由变化的磁场激发的电场 振幅不同,电场与磁场的相位差也不同. 关键词： Maxwell方程组 最优微分方程 初始条件 平面电磁波     

电磁场变换的物理缘由

电场和磁场是同一种物质──电磁场的两个方面,在给定参考系中电场和磁场各表现出一定的性质,但是当参考系变换时,它们可以相互转化.当S'系相对S系以速度V沿x方向运动时(如图一),空间某点某时刻的电磁场量在这两个参考系中的变换关系是 E'x=Ex E'y=γ(Ev-VBz) K'z=γ(Ez VBy) B'x=Bx式中 由交换式可知,当一参考系中只有电场时在另一参考系中就可能既有电场也有磁场,例如若S系中只有平行于y方向的均匀电场(如图二 a),则在以系中除有平行于y’方向的均匀电场外,还有平行于一。’方向的均匀磁场(如图二b);同样,当一参考系中只有磁场时,…     

软硬兼施的新概念武器──电磁脉冲武器

 随着现代科学技术的发展,电子技术几乎渗透到军事技术的各个领域。电磁场作为现代战争的五维战场之一,其作用日益显著,而作为新概念武器的电磁脉冲武器则更加引人注目。所谓电磁脉冲武器就是利用电磁场的能量或生物效应杀伤破坏目标或使目标丧失作战效能的武器。一、电磁脉冲武器的物理学原理１８３１年,法拉第建立了电工学的基础──电磁感应定律：穿过回路所包围的面积的磁通量发生变化时,回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比,法拉第还指出：电场和磁场,电荷和电流间的相互作用是通过电场和磁场的作用体现的,决不是直接的“超距作用”。     

微谐振环结构体内太赫兹增强效应

基于严格电磁场理论,给出了微型谐振环形和Fishnet结构体内太赫兹波的严格表达式,并利用电磁场的边界条件分析了太赫兹波在微型谐振环形和Fishnet结构体内空间分布的增强效应。数值模拟结果表明:谐振环金属条附近的电场大于磁场,金属条附近的电场相对其他区域明显要强得多,开口处表现更为突出,太赫兹波在Fishnet结构体内电磁场的峰位处电场和磁场分布关于x对称;电场的极值出现在大十字架的上下四个角,而磁场的极值则出现在小十字架的上下两端点。同时用电磁场传输线理论对该现象作出一定的物理解释。收稿日期:; 修订日期:     

一道力学习题的注记

1引言 带电粒子在电场或磁场中运动时会发生偏转,通过研究粒子在特定电磁场中的偏转此即质谱仪的工作原理所据.     

Weibel不稳定性自生电磁场对探针质子束的偏转作用研究

Weibel不稳定性的自生电磁场对于等离子体能量输运、无碰撞冲击波形成等物理过程具有关键的影响.实验上往往采用质子束照相来诊断其电磁场结构.一般认为,探针质子束的轨迹偏转主要来自于磁场,而自生电场的作用被认为可忽略不计.本文利用三维粒子模拟程序研究了典型参数下的Weibel不稳定性发展过程,并使用径迹追踪法评估了Weibel不稳定性的质子束照相过程中电场和磁场对探针质子束的偏转作用.对比分析发现,引起探针质子束偏转的主要因素并不是磁场,而是过去研究中常被忽略的电场.主要原因为:Weibel不稳定性的自生磁场往往成管状结构,在使用探针质子束对其进行侧向照相时,磁场的作用会被自身中和并抵消.该认识将有助于深入理解Weibel不稳定性质子照相的实验结果.     

带电粒子在交叉电磁场中运动的受力分析

在学习电磁学时,带电粒子在交叉电磁场中的运动是一个有趣的问题。这里所谓交叉电磁场,是指均匀恒定并且相互垂直的电场和磁场,假定粒子的速度与磁场垂直。初看起来,似乎带电粒子会在垂直于磁场的平面内作圆周运动,同时沿电场方向作匀加速运动,整个运动是这两种运动的合成。然而这种看法是错误的。通过解运动方程可以证明[1],实际的运动是垂直于磁场的平面上的圆周运动和垂直于(而不是平行于)电场的匀速(而不是匀加速)运动的合成。 为了深刻理解发生上述运动的物理原因,下面来进行这一问题的受力分析。 (一)受力分析 会磁场压指向S轴,(垂直…     

在交变外磁场作用下处于迈斯纳态的超导体内的电磁场和能量变化（英文）

本文以一个无限大的超导平板为例,分析它在正弦外磁场作用下处于Meissner态时的电磁场以及能量变化的特征,计算结果表明在准静态外磁场作用下超导体内的磁场、电场以及感应电流都随着透入表面的深度迅速衰减而没有滞后现象.根据超导电流和穿透深度的定义以及London方程,分析了超导体内超导电流与感应电场乘积的物理意义.我们计算并分析了流入超导体的电磁能与内部的磁场能、电场能、超导电子动能之间的转化关系,结果表明这四种能量之间的转化是完全可逆的,超导体内不存在任何损耗.     

应该重视感生（涡旋）电场的方向性教学

感生电场的计算在大学物理教科书中,一般都是以具有轴对称性磁场变化为特例.在那里,感生电场的方向是不证自明的,真的是这样吗？本文力图说明,对称性并不能取代方向性的说明,方向性问题严格说来需要解边值条件下的微分方程,但在大学物理教学层面上可以有简单的办法处理.     

YBCO高温超导磁体临界电流密度快速确定方法

基于绘图法基本原理,以及YBCO高温超导带材的临界电流特性,采用有限元电磁场分析软件AnsoftMaxwell建立了空心圆柱磁体模型.根据磁场分布、并考虑到带材的临界电流密度随磁场大小和方向的变化关系,给出了影响磁体工作电流特性的磁场的分布.基于以上工作提出了一种利用Ansoft电磁场分析软件快速确定YB-CO高温超导带材临界电流密度的方法.     

基于麦克斯韦电磁场理论的神经元动力学响应与隐藏放电控制

钙、钾、钠等离子在细胞内连续泵送和传输时产生的时变电场不仅会影响神经元的放电活动,而且会诱导时变磁场去进一步调节细胞内离子的传播.根据麦克斯韦电磁场理论,时变的电场和磁场在细胞内外的电生理环境中会相互激发而产生电磁场.为了探究电磁场影响下的神经元放电节律转迁,本文在三维Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型的基...     

螺绕环磁场的镜像对称性分析

利用安培环路定理求解长直导线、长直螺线管、螺绕环等载流系统的磁场时,对称性分析是选取闭合回路的关键.通过分析解螺绕环磁场时的镜像对称条件,说明合理应用对称性分析,能够使求解电场和磁场问题的图像更清晰、计算更简化、表述更准确.因此,在电磁学教学中应给予对称性分析足够的重视.     

利用虚光子散射对回旋脉塞自发辐射的分析

利用电磁场变换分析了带电粒子在磁场中的螺旋运动,基于康普顿散射理论和多普勒公式分析了虚光子与带电粒子的康普顿散射,并推导了在磁场中做螺旋运动的带电粒子的自发辐射波长公式.结果表明,当带电粒子在回旋脉塞的磁场中作螺旋运动时,在粒子静止系中可以观察到运动的周期性变化电场和磁场,即运动的虚光子.通过与带电粒子发生康普顿散射,虚光子能够转化为实光子辐射出去.     

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.     

霍尔推力器放电通道溅射腐蚀计算

 为了预示霍尔推力器的寿命,建立了推力器粒子束放电通道的2维电磁场模型,模拟的推进剂为氙。利用PIC方法跟踪粒子在电磁场中的运动。磁场的求解采用拉普拉斯方程,电场的求解采用泊松方程。电子由阴极喷入通道,并在电磁场中与原子发生电离碰撞生成离子。在跟踪离子的过程中记录下撞击到内外壁面的离子个数、角度和能量。利用记录下的参数进行腐蚀计算,得到当溅射阈值能量分别为10,20,30,40,50 eV时通道壁面的腐蚀速率。推力器放电通道出口附近的最大腐蚀速率约为1.7×10^-9 m/s。     

麦克斯韦如何建立涡旋电场的概念

麦克斯韦建立电磁场理论的最重要、最惊人之处是:电磁场的扰动以波动(横波)形式传播。即变化的电场产生变化的磁场(位移电流概念),变化的磁场产生变化的电场(涡旋电场概念),二者在空间交替变化传播构成了电磁相互作用的完整图象——电磁波。然     

基于多尺度理论的电各向异性介质椭球内电场

 基于电磁场的多尺度变换理论,将一个各向异性介质椭球重构为一个各向同性介质椭球,进一步得到了新椭球的形体参数。利用各向同性椭球电磁场与各向异性椭球电磁场的多尺度关系,得出了各向异性介质椭球内电场的解析表达式,对所得结果进行了验证。计算了椭球内电场方向与外电场方向的夹角,仿真结果表明：外电场的方向对椭球内电场的影响不大,介电常数张量对椭球内电场的方向和大小有较大的影响。