高三旋轉磁場演示器的制作

高三物理补充教材中有感应电动机一节,但一般学校缺乏一个旋轉磁場演示器,对感应电动机的教学就感到枯燥乏味,教起来也有一定的困难。我們为了加強教学的直观性,制作了一只关于旋轉磁場的演示器,效果良好,能說明問題,現介紹如下:     

是磁場做功,还是电源做功?

有一均匀磁場,場強方向垂直紙面向外,在此磁場中有一載流长方形綫框,线框的AB边可以左右滑动(如图)。当迴路中通有电流时,各段导綫将受安培力的作用,每单位体积上受到的作用力为(我們选用高斯制)     

研究地球磁圈的小型卫星

 美国宇航局与加利福尼亚大学签订价值为1.73亿美元的合同,计划研制5颗专门研究地球磁圈以及太阳风影响地球磁场的小型卫星。该计划取名为THEMIS,是美国宇航局研制中等级别太空探测器计划的一部分。计划参与者除加利福尼亚大学之外,还有其他美国大学以及德国、奥地利、法国、加拿大、荷兰、日本和俄罗斯的一些科学家。每颗卫星质量为100千克,5颗卫星将全部利用“德尔塔-2”型运载火箭在2006年夏天发射升空。     

用于地球磁尾三维磁重联实验的脉冲电源

空间环境地面模拟装置是哈尔滨工业大学承建的国家重大科技基础设施项目,其包含的空间等离子体环境模拟与研究系统是用于提供磁重联过程等基本物理过程的时空演化规律研究的平台。在研究地球磁尾三维磁重联时,使用处于真空环境内的偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈来提供研究所需的模拟背景磁场,其中偶极场线圈为一个总电感为17.4 mH、总电阻为30.25 mΩ的单个线圈,而磁镜场线圈为两个线圈镜像对称设置并串联连接,总电感30.16 mH,总电阻58.81 mΩ。为了产生实验所需背景磁场的幅值和持续时间,研制并测试了两套总能量3.36 MJ的脉冲电源,在进行地球磁尾三维磁重联实验时两套电源需要同时工作。用于驱动偶极场线圈的脉冲电源按照实验需求可以在充电压不大于20 kV的情况下,能够提供超过9 kA的峰值电流,95%峰值电流的持续时间超过了5 ms,由峰值时刻降低到10%峰值时刻的时间不超过130 ms;用于驱动磁镜场线圈的脉冲电源按照实验需求可以在充电压不大于20 kV的情况下,能够提供超过8 kA峰的值电流,95%峰值电流的持续时间超过了5 ms,由峰值时刻降低到10%峰值时刻的时间不超过130 ms。     

薄膜所产生的干涉場

一般光学论著里,在討論到光的干涉时,都会提到一类重要的干涉現象,就是薄膜的干涉。不同的书中,从不同的角度出发,有的把这类干涉称做扩展光源形成的干涉,有的称之为多次反射产生的干涉。油膜或肥皂膜上呈現的奇丽的色彩条紋,历史上著名的牛頓圈都属于这类干涉現象。由于这类干涉現象比較复杂,一般光学书中只作篇幅有限的闡述,使读者对其常不能有清晰的概念。要想作一透彻的理解,必須进行仔細的研究。本文目的即在于此。     

对称場的測定——电解槽模拟法

一、引言在电子器件中,要想知道电极系统的光学性质,就必须知道电子在给定电极系统的场中的运动轨迹;为了求得电子的运动轨迹,就必须首先知道场的分布。因此对任何电子光学系统的理论研究或实验工作,都必须从确定该系统的场的分布开始,在关于确定已知电极的形状、大小及其上所加的电压或磁极的形状、大小及安培匝数的场的分布情况,目前有三种方法:(a)解析法。这种方法是用解析函数来表达场,故最精确;但并不是所有的情况都可以应用,它仅能在少数比较简单的系统的条件下才可以写出解析函数,故在解决实际问题上应用不广。(b)数值计算法。这种方法具有实用意义,在原     

点电荷与导体球所产生的电場

前言点电荷与导体球所产生的电埸的研究,不仅在电工实用上有价值,而且其中所包含的物理概念也是较多的。虽然有些书上曾简略地提到用镜象法来计算这一电埸,但是系梳地全面地从物理本质上来研究这一电埸的文件还没有见到。本文一方面用镜象法计算这一电埸,另     

关于場强和电位的关系的一点体会

在高等工业学校物理学编写组编写的物理学二册(1956年2月新一版)p.36末与与p.37首,有这样几句关于(?)强和电位的话: “……(?)强仅和电位梯度有关,只有在电位不变的空间内,(?)强为零;电位为零处,(?)强不一定为零;(?)强为零处,电位也不一定为零”。     

半磁半导体的磁性质

半磁半导体是一类新型的半导体。本文主要阐述半磁半导体中磁的基本性质和描述方法，讨论了顺磁态的半磁半导体和反铁磁相互作用集团的形成，并介绍了顺磁-自旋玻璃的相变。     

磁热效应与磁冰箱

冰箱是日常生活中必不可少的家用电器，原来的普通冰箱大都以氟里昂为工作介质，采用气体压缩式制冷，这种致冷技术不仅工效低，噪声大，而且会排出大量的温室气体，对环境造成难以恢复的危害．能否找到一种更好的替代品呢72001年12月，美国能源部科研人员在艾奥瓦州立大学埃姆斯实验室制成了世界上第一台能在室温下工作的磁冰箱．这是一种利用铁磁性制冷工质进出磁场引起温度变化而在室温范围进行制冷的新方法，无污染、无噪音、使用寿命长，是21世纪最具发展前景的制冷技术．下面简要介绍一下磁制冷冰箱的工作原理．     

磁性材料的磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构

首先简要地介绍了磁性材料中磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构以及相互之间的关系. 一方面, 磁畴结构由材料的磁结构、内禀磁性和微结构因素决定; 另一方面, 磁畴结构决定了材料磁化和退磁化过程以及技术磁性. 拓扑学与材料物理、材料性能的联系越来越紧密. 最近的研究兴趣集中在一些拓扑磁性组态, 如涡旋、磁泡、麦纫、斯格米子等. 研究发现这些拓扑磁结构的拓扑性质与磁性能密切相关. 然后从尺寸效应、缺陷、晶界三个方面介绍国际学术界在磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构方面的进展. 最后介绍了在稀土永磁薄膜材料的微观结构、磁畴结构和磁性能关系、交换耦合纳米盘中的拓扑磁结构及其动力学行为方面的工作. 通过对文献的评述, 得到以下结论: 开展各向异性纳米复合稀土永磁材料的研究对更好地利用稀土资源具有重要的意义. 可以有目的地改变材料的微结构, 可控地进行磁性材料的磁畴工程, 最终获得优秀的磁性能. 拓扑学的概念正在应用于越来越多的学科领域, 在越来越多的材料中发现拓扑学的贡献. 研究磁畴结构、拓扑磁性基态或者激发态的形成规律以及动力学行为对理解量子拓扑相变以及其他与拓扑相关的物理效应是十分重要的. 也会帮助理解不同拓扑学态之间相互作用的物理机制及其与磁性能之间的关系, 同时拓展拓扑学在新型磁性材料中的应用.     

在地磁場中轉动灵敏的通电线圈的制作

高中物理第三册“磁場”一章中,有几个实驗不好做,尤其是95頁图78“在地磁場中能自由轉动的通电螺线管,一端指北、一端指南”的实驗,演示时更困难些。其原因是:(1)綫圈匝数少,产生磁場較弱;(2)导线很粗,线圈很重,軸与軸承間摩擦較大;(3)装置困难,不容易找到正确的支持点。因此,演示效果很不理想。根据这个情况,我們制成了在地磁場中轉动灵敏的通电线圈。演示效果很好,今将制法     

磁光材料磁圆二向色性的测量

采用磁光旋转测量装置与1/4波片组合而成的实验装置测量了(BiTm)_3(FeGa)_5O_(12)单晶薄膜样品的磁圆二向色性(椭圆率tanhθ″),以及θ″与磁场强度H、样品厚度2h的关系。测量密度达0.01°。实验证明了磁光旋转的虚部θ″与实部θ′一样,是与磁化强度M相联系的,且随样品厚度线性增加。     

生物磁铁矿的磁各向异性与磁接收器

磁铁矿是分布广泛且非常重要的亚铁磁材料,也广泛分布在生物体中。生物体中的磁铁矿具有完美的晶体结构,大多为超顺磁颗粒或单畴颗粒,且大多呈链状分布,具有明显的磁各向异性。生物体中存在“磁接收器”,生物磁铁矿是“磁接收器”的生物物理基础。本文中,从超顺磁磁铁矿颗粒和单畴磁铁矿颗粒的物理特性出发,主要是从它们的磁各向异性特性的基础上描述了生物磁铁矿和“磁接收器”的工作机制,即在某些条件下,在外界地磁场强度量级的磁场作用下,超顺磁颗粒或单畴颗粒可以诱导产生足够强的磁场,使邻近的晶体可以相互吸引或排斥,这些粒子间的相互作用可以改变晶体颗粒束所在的外围机体形状,而神经系统可以探测到单独的粒子束或一列粒子束的扩张或收缩,因此生物体就可以探测到磁场的方向以及强度等磁场参量。     

弱磁材料磁测线圈的设计

测量磁化率的仪器和装置是多种多样的［１,２］．提高测量灵敏度,尤其对弱磁性材料,是一个十分重要的问题．提高冲击法测磁灵敏度的主要途径有;选用灵敏的积分器,增加磁场以及合理地制作测量线圈．本文仅就后者进行讨论．二、测量线圈在一般冲击法测量弱磁材料磁性的装置中,测量线圈大多为串联反接的两组线圈,可以固定在一个骨架上,也可以分别绕制．分析表明,单一的测量线圈与一个低内阻的互感线圈达到补偿,?...     

磁液磁光双稳特性的研究

本文基于磁液磁致双折射效应,实现了其磁光双稳特性的研究。理论上,建立了其磁光双稳传输模型、进行了计算机模拟,并在此基础上建立了相应的实验分析系统。研究表明:磁液薄膜具有良好的磁光双稳特性,可用作超长波红外波导器件。     

生物磁铁矿的磁各向异性与磁接收器

磁铁矿是分布广泛且非常重要的亚铁磁材料,也广泛分布在生物体中。生物体中的磁铁矿具有完美的晶体结构,大多为超顺磁颗粒或单畴颗粒,且大多呈链状分布,具有明显的磁各向异性。生物体中存在“磁接收器”,生物磁铁矿是“磁接收器”的生物物理基础。本文中,从超顺磁磁铁矿颗粒和单畴磁铁矿颗粒的物理特性出发,主要是从它们的磁各向异性特性的基础上描述了生物磁铁矿和“磁接收器”的工作机制, 即在某些条件下,在外界地磁场强度量级的磁场作用下,超顺磁颗粒或单畴颗粒可以诱导产生足够强的磁场,使邻近的晶体可以相互吸引或排斥, 这些粒子间的相互作用可以改变晶体颗粒束所在的外围机体形状,而神经系统可以探测到单独的粒子束或一列粒子束的扩张或收缩,因此生物体就可以探测到磁场的方向以及强度等磁场参量。     

磁致冷磁冰箱及其它

 魏斯(Weiss)早在1918年发现铁磁体绝热磁化时会伴随着可逆的温度改变,他把这种现象称为磁热卡罗利效应(Ma-gneto Colo-ric Effect).磁致冷就是利用这个效应来获得低温的.近来由于环境保护和其它的考虑,研究室温至50K温区应用磁致冷技术受到了重视.     

巨磁热效应与磁冰箱

 今天,电冰箱即使在我们这样发展中国家的城市中,也已经是很普通的家电,日常生活中缺之不得。无疑,电冰箱给人们带来了很多的便利。但是,电冰箱存在着两大缺点,一是使用压缩机,需要消耗不少的能量;二是其普遍使用氟立昂作为致冷剂,氟立昂(R12)的化学分子式是CCl2F,它是通常称之为氟氯烃(CFCs)的含氯源气体的一种,是破坏大气臭氧层的元凶之一。这也表明,科学技术是一把双刃剑。那么,能不能除去电冰箱这两大缺陷呢?科学技术的发展肯定地回答了这个问题,这就是5年前发现的巨磁热效应以及近一二年发明的室温磁冰箱。     

磁单极与磁洛伦兹力

概述了磁单极概念的历史发展,从洛伦兹变换出发,利用电磁场张量和四维力的协变性以及电荷相对论不变,直接证明了运动磁单极受磁洛伦兹力,建议了一个磁洛伦兹力的验证方案,并用磁洛伦兹力公式导出狄拉克电荷量子化条件．证明了磁洛伦兹力公式具有与库仑定律相同的精确度．