载流螺线管周围的磁场

在任何一本物理学书中,几乎都有对于载流螺线管的磁场的叙述.然而这些书中着重描写的大多是关于螺线管内部的磁场,对于螺线管外的磁场这个问题,尚有进一步讨论之必要.一、问题的提出 有这样一个问题: 在载流螺线管外面环绕一周(见图11)的环路L上,φB·dl等于多少?[1] 对于这个问题,通常有两种解释,一曰:如果螺线管是密绕的,那末φB· dl= 0;二曰:如果认为螺线管并非理想的密绕,必有漏磁通存在,因而中φB·dl=u0i(其中i为导体中通过的电流).这两种解释那个正确呢?一般说来,在处理有关载流螺线管的问题时,在未加特别说明的情况下,大多认为是…     

Bi1.8Pb0.4Sr2Ca2.2Cu3Oy的磁通运动与临界电流特征

制备了银包套的Bi_1.8Pb_0.4Sr₂Ca_2.2Cu₃O_y带材。微结构观察证明样品是高度织构化的Bi2223单相。输运测量发现J_c(T,B,θ,φ)和R(T,B,θ,φ)均与θ有关,与φ无关(T=77K,B<1T),式中的θ和φ分别表示磁场与ab面和电流的夹角。求得了磁通运动的激活能。提出了热激活磁通弯结的形成与运动模型,并用London理论计算了弯结 关键词：     

圆电流平面上的磁场分布

在普通物理学中讨论圆电流产生的磁场时,通常只给出圆电流中心的磁感强度。本文试从更为一般的情况来考虑这个问题,即应用华奥-沙伐尔定律直接计算圆电流平面上任意一点的磁感强度。注意到圆电流把整个平面划分为圆内和圆外两部分,且磁场的分布在这两部分的交界处是不连续的,我们将分别计算圆内部分和圆外部分的磁感强度,然后再给予综合性讨论。 一、圆电流平面上圆内一点的磁感强度 这一部分作者在《工科物理教学》 1981年第2期上发表的“关于圆电流环绕平面内的磁成强度”一文中已有详细叙述,这里只摘引共中的主耍结论以供下面讨论。 设半…     

矢势A场中二维超导感应电流的干涉

在二维超导金属面上,用被超导屏蔽的距离为d的两无限长直磁通垂直穿过,开始dφ/dt≠0,并在二维超导金属面上感应两个反向等值电流,然后使dφ/dt=0且两磁通皆维持φ0不变.本文计算并模拟了二维超导金属面上感应电流的干涉分布流线.我们称这一效应为L-J效应,它是A场中的超导感应电流干涉效应.     

介观体系和介场物理

20世纪 80年代初中期开始兴起的介观物理是凝聚态物理中人们十分关注的研究领域 ,“介观”一词大家已听得很多了 .一段时间以来 ,常读到介观尺度是由电子非弹性散射平均自由程决定的说法 ,觉得不太确切 .想到这一说法可能和我早先发表在《物理》杂志的文章[1] ,以及我们主编的《介观物理》一书第一版的前言[2 ] 有关 ,特写此短文说明 .这里的说明也许仍有不妥之处 ,请读者指正 .1　介观尺度介观体系的大小是由介观尺度来刻划的 .介观尺度是载流子保持相位记忆的长度 ,一般记为Ｌφ,称为退相位长度 .相位记忆的丢失源于载流子的非弹性散射 ,…     

互感系数的两种定义并不等效

在一般的普通物理教科书中[1],有关互感系数的定义常有两个.即(1)两个线圈的互感系数在数值上等于其中一个线圈中单位电流所产生的穿过第二个线圈的磁通链匝数;或者(2)互感系数在数值上等于线圈1的电流变化率为1个单位时线圈2中的感应电动势。具体的数学表达式分别是或者 实际上,当互感系数不为定值时,(1)式与(2)式并不等效,即定义(2)是不成立的.互感与电动势的关系式应是 一般的教科书中对上述的情况往往没有加以强调,常说定义(1)与定义(2)是等效的.这很容易使学生产生错觉,误入歧途.在互感为变量的情况下误用(2)式进行计算.笔者最近查对了…     

矢势A的边值关系

文献中[1]-[5]都讨论了矢势A的边值关系.但文献[1]、[3]只论及稳恒情况,文献[4]对非稳恒情况略有涉及却很不明显,也未作普遍讨论,文献[5]对非稳恒情况的讨论也只限于时谐场.本文指出,对于任意时变场,A(x,t)的边值关系可表为或 简单论证如下 首先,由一般关系×A=B,得将此式用于界面附近的一个矩形回路,注意到B处处有限,就有 其次若采用洛伦兹规范,则有[6]由此得,将此式用于界面附近小圆柱,并注意到μ,ε,有限,当λ,φ,φ/φt等有限时,即有.若采用库仑规范,则因·A=0,上式显然成立,合并(3a),(3b)即得(1)式。 为了得出(2)式,用一般关系得这…     

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在文献[1]中,通过分析实验上观察到的测地声模的小密度-电位比与测地声模谐波定级的自洽性,论证了测地声模是在转向点附近一种“蝌蚪状”的定域结构,但没有给出导致这种结构的物理机制.从随机媒质对波传播产生定域化的角度进行了探讨,采用测地声模由漂移波湍流参量激发的产生模型,计算了随机定域化导致的也是文献[1]所关注的相干长度.讨论了与实验观测比较的有关问题.     

薄膜干涉的定域问题

薄膜干涉的定域问题在实际观测中是一个重要的问题,也是光学教学中一个值得深入而又颇为麻烦的问题。在一般普通物理教科书中,通常只有一些简单的结论,例如,均匀平行薄膜情况下,干涉条纹定域于无限远;尖劈薄膜情况下,干涉条纹定域于膜的表面,但是并未对于涉的定域问题作必要的阐述,没有阐明上述结论是如何得到的。有些书甚至没有说明干涉定域问题是如何产生的。 薄膜干涉的定域问题在科学内容上是一个已经解决的问题,在一些专著和文章[1,2,3,4]中有充分的论述。笔者于1962年的一篇文章[5]中曾就干涉的定域问题从物理上作了阐述,但对讨论干涉…     

圆对称环域结中涡旋线的激发

用数值计算法研究圆对称环域结的扰动 Sine-Gordon 方程(SGE).在适当的参数范围内,扰动 SGE 存在具有准孤粒子性质的环形波解,它对应着圆对称环域结中涡旋线的激发.我们发现:这种解存在着一个最大偏置电流,当超过这个偏置电流的极限值时,扰动 SGE 的这种解便退化成文献[1]中所述的那种解.扰动 SGE 中这两种解的性质存在着明显的差别.本文的计算也显示出 I-V 特性曲线中的零场台阶.     

圆电流在非均匀磁场中所受的安培力

给出了计算圆电流在非均匀磁场中所受的安培力的两种方法：换元积分法和复变函数法,对教师在教学中处理有关的积分问题以及培养学生的计算能力有一定指导意义.     

扶手椅型石墨烯介观环中的持续电流

在紧束缚近似下, 解析求解了扶手椅型边界石墨烯介观环的能量本征值问题, 计算和讨论了不同大小尺寸的介观环中持续电流随Aharonov-Bohm (A-B)磁通的变化, 并证明了能级和持续电流关于磁通变化的周期性和特殊对称性. 研究表明, 持续电流显著地依赖于介观环的几何结构; 零能量附近的能级可以承载较大的持续电流, 而远离零能量的其他能级对持续电流的贡献很小.     

两端线型双量子点分子Aharonov-Bohm干涉仪电输运

设计一个两端线型双量子点分子Aharonov-Bohm (A-B)干涉仪. 采用非平衡格林函数技术, 理论研究无含时外场作用下的体系电导和引入含时外场作用下的体系平均电流. 在不考虑含时外场时, 调节点间耦合强度或磁通可以诱导电导共振峰劈裂. 控制穿过A-B干涉仪磁通的有无, 实现了共振峰电导数值在0与1之间的数字转换, 为制造量子开关提供了一个新的物理方案. 同时借助磁通和Rashba自旋轨道相互作用, 获得了自旋过滤. 当体系引入含时外场时, 平均电流曲线展示了旁带效应. 改变含时外场的振幅, 实现了体系平均电流的大小与位置的有效控制, 而调节含时外场的频率, 则可以实现平均电流峰与谷之间的可逆转换. 通过调节磁通与Rashba自旋轨道相互作用, 与自旋相关的平均电流亦得到有效控制. 研究结果为开发利用耦合多量子点链嵌入A-B 干涉仪体系电输运性质提供了新的认知. 上述结果可望对未来的量子器件设计与量子计算发挥重要的指导作用.     

高温氧化物超导体双孔RF-SQUID

一种由烧结的 YBCO 块材料制作的双孔 RF-SQUID,在77K 和4.2K 温度下都能显示出典型的外磁通调制特性并工作在锁定模式.在77K 下得到的等效磁通噪声在近直流端为2×10^-3φ_0/(H_z)^(1/2),在20—200Hz 范围内约 5×10^(-4)φo/(H_z)^(1/2).器件的特性显示出与液氦常规超导体 RF-SQUID 相类似.在液氮和空气中保存了一年以上并经历了数十次冷热循环后,器件的特性没有明显的变化.本文讨论了器件的设计、制作、临界电流的测定以及可能的应用等.     

用蒙特卡罗方法计算电子在固体中透射系数和X光激发深度

1963年Green首先用蒙特卡罗方法解决电子探针显微分析工作中存在的问题以来,这一方法得到广泛应用[1].其中以G.Love等提出的方法较好[2],其特点是计算简单,所得结果与实验相当符合.但对重元素计算的X射线分布函数φ(ρz)与实验相差较大. 本文通过大量计算对几种参数作了选取,使计算结果尽可能与多方面的实验事实相一致. 文中计算了电子在固体中穿透系数τ,也计算了X射线激发深度. 一、物理参量选取及计算过程 电子在固体中的Bethe路径ρSm有两种计算方法:一是G.Love抛物外推两段积分法;一是 Worthington方法[3],取 ρSm=在入射电子能量…     

热涨落作用下准静态单结SQUID磁通响应关系

本文讨论了单结 SQUID 的磁通响应时间,得到了平衡态时全磁通的分布,并由此得到了热涨落使准静态磁通响应曲线不同于无噪声时的情形.热涨落可以使无迴滞单结 SQUID 的临界电流下降,电流-位相关系畸变,也可以使有迥滞单结 SQUID 的迴滞消失.最后我们讨论了相应的 RF-SQUID 的特性曲线.     

不同掺杂的钇系-123薄膜磁通特性

我们在磁场中分别测量了最佳掺杂的YBa2Cu3O7-δ、钙0.2掺杂的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ及钙0.5掺杂的Pr1-xCaxBa2Cu3O7-δ薄膜的电阻温度关系.利用最近Zhang et al. [Phys. Rev. B 71(2005), 052502 ]提出的热激活能的分析方法对薄膜的磁通特性进行了分析、比较与讨论.     

对圆频率的理解

本文对圆频率的物理意义提出了与一般教研书不同的理解，拟与从事普通物理教学的同事们进行探讨。     

亥姆霍兹线圈的均匀磁场区

近年来,在普通物理实验中新开设了“磁场描绘”实验.它以1000赫芝的低频信号作励磁电源,用两个700匝、平均半径为10厘米的圆线圈产生磁场.探测线圈有1100匝、平均半径3.65毫米.实验要求测绘图线圈轴线平面上的磁感应线和亥姆霍兹线圈的均匀磁场区. 从学生的实验报告看,圆线圈轴线平面上磁感应线的描绘基本上是正确的.但亥姆霍兹线圈的均匀磁场区则形状各异,很不一致. 本文试图在简化实验条件的基础上,从理论上计算亥姆霍兹线圈均匀磁场区的范围,作为正确判断实验结果的依据. 一、圆电流轴线平面上任一点 磁感强度的数学表达式 根据毕奥-萨伐…     

简并微扰论高阶修正公式的推导

一、引言 在一般量子力学教科书上,对于简并情况定态微扰论的计算,如果一阶微扰近似已经完全消除简并,就不再做下去,只是限于指出“这个计算还可以在更高阶进行,正如在前面所考虑的非简并情况一样”[1]等等. 文献[2]是处理了简并微扰二阶修正的少有的教科书,书中给出了上述情况下的二阶近似能量公式,并且正确地指出它与非简并情况的公式相同.文献[3]未能对所引用的三阶能量公式进行详细的推导,而且在作为文献[3]主要依据的文献[4]所引述的有关工作[5]里,也没有这部分内容.鉴此,我们详细地计算了在一阶近似已经完全消除简并情况下的三阶、四…