用电介质镜像法计算线电荷与介质圆柱所形成的电场

利用电介质镜像法计算线电荷与介质圆柱体所形成的电场,给出电势与场强的解析表达式,进一步得出等势线与电场线方程,并利用软件MATLAB绘制出电场线和等势线(面)图予以验证.     

无限长载流薄板磁场的矢势与磁感应强度计算及可视化

推导了无限长均匀薄板电流磁场的矢势和磁感应强度的解析式,将公式无量纲化,计算矢势和磁感应强度,画出中垂面上和板平面上矢势和磁感应强度曲线,并与直线电流磁场的矢势和磁感应强度进行比较,画出矢势和磁感应强度两个分量以及合磁场和方向曲面,画出了二维磁感应线,显示了磁感应强度分布规律.     

用类比法引入电磁能量

在大学物理教学中，通过类比法定义电容与电感系数，基于电势差与功之间的关系引入电场能量和磁场能量的表示，从而给出静电场与静磁场能量密度的表达式。     

在感生电场中电势是无意义的

在教学过程中,发现有的书籍在感生电场部分编入了一些有概念性错误的习题和例题。例如:F.W.Sears等著(恽瑛等译)的《大学物理学》①,张静汇编的中央广播电视大学《教学参考资料》②,王发伯等编的《普通物理典型题解》③,都编入了一些在感生电场中求两点电势差的问题,据我所见,在各校的测验和考试题中犯同类错误者也不少。因此,深刻理解电势引入的条件和感生电场的特点是十分必要的。 成生电场是变化的磁场激发的电场。具体又分两种情形:由于导体在磁场中切割磁感应线,而在导体中产生的成生电场;以及当穿过任一回路(不管有无导体回路存在)…     

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…     

无限长双曲柱面导体间电场的分布

根据无限长双曲柱面导体间的电场分布特点,利用解析函数的性质,导出了无限长双曲柱面导体间的电势和电场强度分布函数,得到了等势线与电场线方程,利用数学软件Matlab绘出等势线与电场线图线。     

线电荷与接地半无限大导体板所形成的电场

将镜像法和保角变换法相结合,计算由线电荷与接地半无限大导体板所形成的电场,给出其电势分布和场强分布,进一步得出等势线方程和电场线方程,并利用数学软件MATLAB绘制出等势线图和电场线图.     

有限长螺线管磁场均匀性分布的理论分析和可视化研究

采用毕奥-萨伐尔定律,应用矢量叠加原理,具体讨论了长度为L=200 mm的螺线管的磁场分布.首先推导了单个圆形载流线圈的磁场在空间分布的积分公式,然后,利用Python软件求解绘制出了磁感应线,与经典物理教材进行了对比,验证了理论公式和数值计算的正确性.基于单个圆形载流线圈的结果,得到了有限长载流螺线管磁场全空间分布的理论公式,绘制了相应的磁感应线分布图,详细讨论了线圈匝数密度、螺线管长度对磁场空间分布均匀性的影响.发现匝数密度大于1000 m~(-1)时,螺线管在-74 mm≤z≤74 mm范围内的磁场可视为均匀磁场.本文的结果为大学物理和大学物理实验教学提供了可靠、直观清晰的素材.     

横向磁场中超导体感应电动势的计算

本文利用超导经典电磁理论，导出了超导体在横向磁场中切割磁感应线时感应电动势的计算公式，结果表明，与计算通常导体感应电动势的公式相同．     

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。     

平行板-圆柱平板线中的TEM波及其特性阻抗

用保角变换法得出平行板-圆柱平板线TEM波分布的近似解析解.首先通过保角变换将平行板-圆柱平板线的横截面变换为圆同轴线的横截面,求出由静态场在此边界条件下电场的解,再乘以波动因子得到TEM波的电场解,然后根据由麦克斯韦方程所联系的电场与磁场的关系,得到磁场的分布,从而给出平行圆同轴线中TEM波的分布规律,最后由变换函数关系得到平行板-圆柱平板线TEM波的分布规律.通过数学软件MATLAB绘制出TEM波在其横截面上的结构图,并计算出其特性阻抗.研究结论对于计算该传输线的衰减常数、了解其功率容量、考虑功率耦合及设计有关的有源器件均有一定的参考价值.     

椭圆区域变化磁场激发涡旋电场的分布

根据法拉第电磁感应定律的微分形式和磁场区域椭圆对称的特点，判知垂直于椭圆区域的变化磁场 激发的涡旋电场的电力线是位于与磁场垂直的平面内、 长短半轴之比与磁场区域的边界椭圆长短半轴之比相等的一系列同心椭圆；进而运用电场的高斯定理和环路积分，导出磁场区域内外涡旋电场的强度计算式，从而对椭圆区域变化磁场所产生的涡旋电场获得全面 的知识．     

线电荷与介质圆柱所形成的电场

在线电荷电场的电势调和展开式的基础上,得出线电荷电场内存在介质圆柱时电势的级数解.并以此来分析长直线电荷与介质圆柱所形成的电场的电像,从而给出电势与电像有关的解析表达式,进一步得出等势线(面)与电场线方程,并利用软件MATLAB绘制出电场线和等势线图予以验证.     

静电场的图像问题

在高中物理静电场中,我们都已经注重带电粒子在电场中的运动,我们还应重视描述电场本质的图像。描述电场的图像有以下两种情况,一种是直接在坐标系中用电场线或等势线描述电场,另一种是描述电场的物理量随距离或其他量的变化关系图像,如E-x图像,φ-x图像,E_p-x图像。一、在坐标系中用电场线或者等势线来描述电场例1、静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置,其中某部分静电场的分布如右图所示。     

演示磁感应线方法的改进

在初中“磁场和磁感应线”教学中，传统的教学法是把细铁屑放在玻璃板上，演示磁体的磁感应线分布．不易举起和保持，有一定的局限性．在实验过程中，我探索出操作简单、行之有效、又可用于电化教学的方法．把蹄形磁铁平放于桌面上，在磁铁两侧放两块与磁体高度相等的两块木块（两木块间距约１０ｃｍ），上面放上投影仪胶片（注意带药膜一面朝上）．把细铁屑放入漏盒中，轻抖漏盒，让细铁屑均匀地撒在投影仪胶片上，然后轻敲胶片，使铁屑按磁感应线分布排列．这样，磁感应线分布图就制好了．把制好的磁感应线分布图胶片小心地移到投影仪上，…     

用相对性原理理解电场和磁场

电场和磁场是用来描述电荷之间相互作用的两种效应,不同参照系的观察者可以观测到不同的电场和磁场的比例。就像一个硬币的两个面,只有将电场和磁场看成一个整体,电磁场基本理论才能与相对性原理相互自洽,电场和磁场仅仅只是相互为相对论效应。本文通过3个熟悉的例子进一步说明相对性原理的重要性,只有物理规律才与参照系无关,如何解释物理规律是与参照系相关的。从这个意义上说,电场、磁场是人们"发明"来解释电荷之间相互作用的物理规律。     

似稳场中的涡旋电场和电流源的关系

推导了涡旋电场与它的电流源之间的关系，利用此关系和磁场矢势计算了球形线圈内外的磁感应强度，并证明了两个闭合回路之间的互感系数相符。     

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     

高速运动分层介质界面上的时间平均能流密度

利用坐标变换和高速运动介质界面上平面电磁波入射、反射和透射电场、磁场之间的关系,详细讨论了当介质界面运动时入射、反射和透射时间平均能流密度的变化规律.     

导电纸的制作及重复使用

全日制普通高级中学教科书<试验修订本·必修加选修>高二物理教材中,学生实验"用描迹法画出电场中平面上的等势线",在使用等势线描绘实验仪时,要用到导电纸.做此实验的关键就是看导电纸上涂的碳粉是否均匀,是否有良好的导电性.