热力学变化过程方向的完整判据

目前物理化学教科书中的自发过程方向与限度判据,只能对常见自发过程作判断,不能对含有非体积功的各类过程做出判断。笔者从热力学第二定律的理论基础克劳修斯不等式入手,通过自发变化熵判据的演绎过程,找到了3个判据不完整性的原因所在,给出了完整方向性判据的解决方案。应用表明,完整的方向与限度判据可适用于各类热力学变化过程。     

一种微型FAIMS传感器芯片的研制

基于微机电系统(MEMS)技术,研制了一种微型高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)传感器芯片.芯片尺寸为18.8mm×12.4mm×1.2mm,由离子化区、迁移区、离子检测区组成.采用真空紫外灯离子源在大气压环境下对样品进行离子化,经过离子化区中聚焦电极的电场作用,实现离子在进入迁移区之前的聚焦,提高离子信号的强度.通过在上下玻璃上溅射Au/Cr(300nm/30nm)金属,并与厚度为200μm、采用感应耦合等离子体(ICP)工艺刻蚀的硅片键合,形成迁移区的矩形通道,尺寸为10mm×5mm×0.2mm.离子检测区为三排直径200μm、间距100μm交错排列的圆柱阵列式微法拉第筒,能同时检测正负离子.采用频率为2MHz,最大电压为364V,占空比为30%的高场非对称方波电压进行FAIMS芯片实验.以丙酮和甲苯为实验样品,载气流速80L·h-1,补偿电压从-10V到3V以0.1V的步长进行扫描,得到了丙酮和甲苯的FAIMS谱图,验证了FAIMS芯片的性能.丙酮和甲苯的FAIMS-MS实验进一步表明FAIMS系统实现了离子分离和过滤功能.     

轴承自供能监测的径向电磁式能量俘获建模与实验研究

无线网络和低功耗微电子技术的进步推动着设备健康监测技术的网联化和智能化发展。轴承作为旋转设备的关键部件,对国防、轨道交通、风电等重大装备的健康状态起到了非常重要的作用,实现轴承状态监测的微型化和自供能是装备智能化的重要技术基础。本文针对于轴承无线传感器网络的供能问题,提出了一种用于轴承自供能监测的径向电磁式旋转能量俘获建模方法,并通过引入环形Halbach永磁阵列增强了线圈中的磁场强度,提高了能量俘获系统的输出性能。基于磁荷理论和空间坐标变换给出了环形Halbach永磁阵列的径向磁场计算方法,进而利用电磁感应原理建立了电磁式旋转能量俘获系统的输出电压模型,仿真分析了不同参数对系统输出电压的影响。有限元仿真和不同转速下的实验结果验证了所建立模型预测输出电压的准确性,同时功率测试实验表明设计的俘能系统在1000rpm转速下可实现81.2mW的输出功率。     

耦合谐振电路系统中的Fano共振现象

常见的共振响应谱表现为近似对称分布的洛伦兹线型,而Fano共振则表现出明显的非对称的响应谱.尝试在普通物理实验层次展示Fano共振现象,建立基础实验与前沿研究的联系,通过构建RLC耦合谐振电路系统,在实验上展示了Fano共振现象,作为其中的一种特殊情况,还展示了类似电磁感应透明的现象,并通过理论公式的计算解释了实验结果.     

从“机械决定论”看数据自洽性问题——电磁感应试题命制策略

在电磁感应类问题中,因涉及物理量多,而命制这块试题时数据设置往往“牵一发,动全身”,以一道题目数据的自洽核验,从“机械决定论”理解动力学问题中物理量的决定因素,并给出解决方案.     

关于分布函数极大值位置的讨论

将关于某个变量的连续分布函数进行变数变换,除非新老变数为线性关系,否则变换前后的分布函数的极大值之间的关系一般会不同于新老变数之间的关系。     

对高中物理教材中一道例题的思考和拓展

通过分析人教版牛顿第二定律的例题2, 赏析了其优点, 并从2个方面进行了拓展     

电吉他的工作原理

 电吉他由于被广泛的应用于摇滚乐里,所以也称摇滚吉他。如图1所示,电吉他由琴头、琴颈、拾音器、琴桥、护板构成,顾名思义电吉他是需要接电的,它与一般吉他区别最大的是没有共鸣音箱,不是以箱体的振动发声,而是采用电子拾音器来接受声音,通过扩音器把声波信号放大,它的琴身是实体而非中空的音箱,在琴身上装有两块或三块磁铁,它们被做成拾音器。图1电吉他拾音器是电吉他最关键的设备,如图2所示。一根导线在一个小的磁铁上绕成线圈,线圈连接到扩音器。磁铁产生的磁场使弦线磁化,弦线反过来会产生自己的磁场,当弦线被拨动而产生振动时,它相对线圈运动,使通过线圈的磁通量发生变化。     

利用杨辉三角形对称性推导高阶运动微分方程

利用Mathematica数学软件计算函数r=r(q(t),t)各变量之间偏导和高阶导数的关系，发现具有杨辉三角形对称性.结合杨辉三角形的对称性规律和牛顿第二定律推导出了高阶运动微分方程，并讨论了理想约束系统下的高阶运动微分方程. 关键词： 杨辉三角形 牛顿第二定律 高阶运动微分方程 高阶力变率 高阶速度能量 理想约束     

热力学第二定律的非对称性

热力学第二定律揭示了自然界中存在着的非对称性。