电磁学论文十篇

时间:2023-04-03 09:24:13

电磁学论文

电磁学论文篇1

[关键词]物理教学电磁学电磁场电路

物理教材中所阐述的内容主要是经典物理学的基础知识,这些理论是建立在牛顿时空观的基础上,以力学、电磁学为重点。本文就电磁学部分的教学谈谈自己的观点。

一、电磁学的知识体系

电磁运动是物质的一种基本运动形式。电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用,其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象、电磁辐射和电磁场等。为了便于研究,把电现象和磁现象分开处理,实际上,这两种现象总是紧密联系而不可分割的。透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系,才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学。对此,应从以下三个方面来认真分析教材。

1.电磁学的两种研究方式

整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行。只有明确它们各自的特征及相互联系,才能有计划、有目的地提高学生的思维品质,培养学生的思维能力。

场是物质的相互作用的特殊方式。电磁学部分完全可用场的概念统一起来,静电场、恒定电场、静磁场、恒定磁场、电磁场等,组成一个关于场的体系。

“路”是“场”的一种特殊情况。物理教材以“路”为线的框架可理顺为:静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等。

“场”和“路”之间存在着内在的联系。麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律,是以“场”为基础的,“场”是电磁运动的实质,因此可以说“场”是实质,“路”是方法。

2.认识物理规律

规律体现在一系列物理基本概念、定律、原理以及它们的相互联系中。

物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验,掌握了充分可靠的事实之后,进行分析和比较,找出它们相互之间存在的关系,并把这些关系用定律的形式表达出来。物理定律的形成,也是在物理概念的基础上进行的。

“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律。欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的,对金属导电、电解液导电适用,但对气体导电是不适用的。欧姆定律的运用有对应关系,电阻是电路的物理性质,适用于温度不变时的金属导体。

“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性,用研究电场的方法进行类比,可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念。

“电磁感应”这一章,重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律。在这部分知识中,能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线。本章以电流、磁场为基础,它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面,是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础。电磁感应的重点和核心是感应电动势。运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。

“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践,进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场,对场的认识又上升了一步。麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律,同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步。

3.通过电磁场所表现的物质属性,使学生建立“世界是物质的”的观点

电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的。大量实验证明,在电荷的周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着。电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用,运动电荷的周围除了电场外还存在着磁场。磁体的周围也存在着磁场,磁场也是一种客观存在的物质。磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用。科学实验证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形态。

运动的电荷(电流)产生磁场,磁场对其它运动的电荷(电流)有磁场力的作用,所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间是通过磁场而发生作用的。麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象,得出结论:任何变化的磁场能够在周围空间产生电场,任何变化的电场能够在周围空间产生磁场。按照这个理论,变化的电场和变化的磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一场,这就是电磁场。电磁场由近及远的传播就形成电磁波。转从场的观点来阐述路。电荷的定向运动形成电流,产生电流的条件有两个:一是存在可自由移动的电荷;二是存在电场。导体中电流的方向总是沿着电场的方向,从高电势处指向低电势处。导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例,即导体中形成电流时,它的本身要形成电场又要提供自由电荷,当导体中电势差不存在时,电流也随之而终止。

二、以知识体系贯穿始终,使理论学习与技能训练相融合

1.场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题。电场部分是学好电磁学的基础和关键。电场强度、电势、磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念。电场线、磁感应线是形象地描述场分布的一种手段。

2.电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用。在教学中要使学生认识场和受场作用这两类问题的联系与区别,比如,场不是力,电势不是能等。场中不同位置场的强弱不同,可用受场力者受场力的大小(方向)跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度。在电场中用电场力做功,说明场具有能量。通常说“电荷的电势能”是指电荷与电场共同具有的电势能,离开了电场就谈不上电荷的电势能了。

电磁学论文篇2

现有制造电池、蓄电池的原理是电化学反应。电极是不同种元素、不同种化合物构成,产生电流不需要磁场的参与。

目前有磁性材料作电极的铁镍蓄电池(注1),但铁镍蓄电池放电时没有外加磁场的参与。

通过数次实验证明,在磁场中是可以发生电化学反应的。本实验报告是研究电化学反应发生在磁场中,电极是用同种元素、同种化合物。

《磁场中的电化学反应》不同于燃料电池、磁流体发电。

二、实验方法和观察结果

1、所用器材及材料

(1):长方形塑料容器一个。约长100毫米、宽40毫米、高50毫米。

(2):磁体一块,上面有一根棉线,棉线是作为挂在墙上的钉子上用。还有铁氧体磁体Φ30*23毫米二块、稀土磁体Φ12*5毫米二块、稀土磁体Φ18*5毫米一块。

(3):塑料瓶一个,内装硫酸亚铁,分析纯。

(4):铁片两片。(对铁片要进行除锈处理,用砂纸除锈、或用刀片除锈、或用酸清洗。)用的罐头铁皮,长110毫米、宽20毫米。表面用砂纸处理。

2、电流表,0至200微安。

用微安表,由于要让指针能向左右移动,用表头上的调0螺丝将指针向右的方向调节一定位置。即通电前指针在50微安的位置作为0,或者不调节。

3、"磁场中的电化学反应"装置是直流电源,本实验由于要使用电流表,一般的电流表指针的偏转方向是按照电流流动方向来设计的,(也有随电流流动方向改变,电流表指针可以左右偏转的电流表。本实验报告示意图就是画的随电流流动方向改变,电流表指针可以向左或向右偏转的电流表)。因此本演示所讲的是电流流动方向,电流由"磁场中的电化学反应"装置的正极流向"磁场中的电化学反应"装置的负极,通过电流表指针的偏转方向,可以判断出"磁场中的电化学反应"装置的正极、负极。

4、手拿磁体,靠近塑料瓶,明显感到有吸引力,这是由于塑料瓶中装了硫酸亚铁,说明硫酸亚铁是铁磁性物质。

5、将塑料瓶中的硫酸亚铁倒一些在纸上,压碎硫酸亚铁晶体,用磁体靠近硫酸亚铁,这时有一部分硫酸亚铁被吸引在磁体上,进一步说明硫酸亚铁是铁磁性物质。

6、将磁体用棉线挂在墙上一个钉子上让磁体悬空垂直不动,用装有硫酸亚铁的塑料瓶靠近磁体,当还未接触到悬空磁体时,可以看到悬空磁体已开始运动,此事更进一步说明硫酸亚铁是铁磁性物质。(注:用另一个塑料瓶装入硫酸亚铁饱和溶液产生的现象同样)

7、通过步骤4、5、6我们得到这样的共识,硫酸亚铁是铁磁性物质。

8、将塑料瓶中的硫酸亚铁适量倒在烧杯中,加入蒸溜水溶解硫酸亚铁。可以用饱和的硫酸亚铁溶液,然后倒入一个长方形的塑料容器中。实验是用的饱和硫酸亚铁溶液。装入长方形容器中的液面高度为40毫米。

9、将铁片分别放在塑料容器中的硫酸亚铁溶液两端中,但要留大部分在溶液之上,以便用电流表测量电流。由于两个电极是用的同种金属铁,没有电流的产生。

10、然后,在塑料容器的外面,将铁氧体磁体放在某一片铁片的附近,让此铁片处在磁埸中。用电流表测量两片铁片之间的电流,可以看到有电流的产生。(如果用单方向移动的电流表,注意电流表的正极应接在放磁体的那一端),测量出电流强度为70微安。为什么同种金属作电极在酸、碱、盐溶液中有电流的产生?电位差是怎样形成的?我是这样看这个问题的:由于某一片铁片处在磁埸中,此铁片也就成为磁体,因此,在此铁片的表面吸引了大量的带正电荷的铁离子,而在另一片铁片的表面的带正电荷的铁离子的数量少于处在磁埸中的铁片的带正电荷的铁离子数量,这两片铁片之间有电位差的存在,当用导线接通时,电流由铁离子多的这一端流向铁离子少的那一端,(电子由铁离子少的那一端铁片即电源的负极流向铁离子多的那一端铁片即电源的正极)这样就有电流产生。可以用化学上氧化-还原反应定律来看这个问题。处在磁埸这一端的铁片的表面由于有大量带正电荷的铁离子聚集在表面,而没有处在磁埸的那一端的铁片的表面的带正电荷的铁离子数量没有处在磁埸中的一端多,当接通电路后,处在磁埸这一端的铁片表面上的铁离子得到电子(还原)变为铁原子沉淀在铁片表面,而没有处在磁埸那一端的铁片失去电子(氧化)变为铁离子进入硫酸亚铁溶液中。因为在外接的电流表显示,有电流的流动,可以证明有电子的转移,而电子流动方向是由电源的负极流向电源的正极,负极铁片上铁原子失去电子后,就变成了铁离子,进入了硫酸亚铁溶液中。下图所示。

11、确定"磁场中的电化学反应"的正、负极,确认正极是处在磁体的位置这一端。这是通过电流表指针移动方向来确定的。

12、改变电流表指针移动方向的实验,移动铁氧体磁体实验,将第10步骤中的磁体从某一片上移开(某一片铁片可以退磁处理,如放在交变磁埸中退磁,产生的电流要大一些)然后放到另一片铁片附近,同样有电流的产生,注意这时正极的位置发生了变化,电流表的指针移动方向产生了变化。

如果用稀土磁体,由于产生的电流强度较大,电流表就没有必要调整0为50毫安处。而用改变接线的方式来让电流表移动。

改变磁置:如果用磁体直接吸引铁片电极没有浸在液体中的部份的方式来改变磁置,铁片电极不退磁处理也行。

下图所示磁置改变,电流表指针偏转方向改变。证明电流流动方向改变,《磁场中电化学反应》成立。电流流动方向说明了磁体在电极的正极位置。

三、实验结果讨论

此演示实验产生的电流是微不足道的,我认为此演示的重点不在于产生电流的强度的大小,而重点是演示出产生电流流动的方向随磁体的位置变动而发生方向性的改变,这就是说此电源的正极是随磁体在电源的那一极而正极就在磁体的那一极。因此,可以证明,"磁场中的电化学反应"是成立的,此电化学反应是随磁置发生变化而产生的可逆的电化学反应。请特别注意"可逆"二字,这是本物理现象的重点所在。

通过磁场中的电化学反应证实:物理学上原电池的定律在恒定磁场中是不适用的(原电池两极是用不同种金属,而本实验两极是用相同的金属)。

通过磁场中的电化学反应证实:物理学上的洛仑兹力(洛伦兹力)定律应修正,洛仑兹力对磁性运动电荷是吸引力,而不是偏转力。并且洛仑兹力要做功。

通过实验证实,产生电流与磁场有关,电流流流动的方向与磁体的位置有关。电极的两极是用的同种金属,当负极消耗后又补充到正极,由于两极是同种金属,所以总体来说,电极没有发生消耗。这是与以往的电池的区别所在。而且,正极与负极可以随磁置的改变而改变,这也是与以往的电池区别所在。

《磁场中电化学反应》电源的正极与负极可以循环使用。

产生的电能大小所用的计算公式应是法拉弟电解定律,法拉第电解第一定律指出,在电解过程中,电极上析出产物的质量,和电解中通入电流的量成正比,法拉第电解第二定律指出:各电极上析出产物的量,与各该物质的当量成正比。法拉第常数是1克当量的任何物质产生(或所需)的电量为96493库仑。而移动磁体或移动电极所消耗的功应等于移动磁体或移动电极所用的力乘以移动磁体或移动电极的距离。

四、进一步实验的方向

1、在多大的铁片面积下,产生多大的电流?具体数字还要进一步实验,从目前实验来看,铁片面积及磁场强度大的条件下,产生的电流强度大。如铁片浸入硫酸亚铁溶液20毫米时要比浸入10毫米时的电流强度大。

2、产生电流与磁场有关,还要作进一步的定量实验及进一步的理论分析。如用稀土磁体比铁氧体磁体的电流强度大,在实验中,最大电流强度为200微安。可以超过200微安,由于电流表有限,没有让实验电流超过200微安。

3、产生的电流值随时间变化的曲线图A-T(电流-时间),还要通过进一步实验画出。

4、电解液的浓度及用什么样电解液较好?还需进一步实验。

五、新学科

由于《磁场中的电化学反应》在书本及因特网上查不到现成的资料,可以说是一门新学科,因此,还需要进一步的实验验证。此文起抛砖引玉之用。我希望与有识之士共同进行进一步的实验。

我的观点是,一项新实验,需要不同的时间、不同的人、不同的地点重复实验成功才行。

参考文献

电磁学论文篇3

论文关键词:吉尔伯特,电磁现象

 

吉尔伯特出生于1544年5月24日,1603年12月在英国伦敦逝世。他是英国女王伊丽莎白的御医,也是一位物理学家。

吉尔伯特1558年考入剑桥圣约翰学院,以后又获得医学博士学位,担任过皇家医学院院长。他在40岁左右的时候开始研究磁石和琥珀的性质,并取得了巨大的成就,开创了近代电学和磁学的研究先河。

在吉尔伯特以前,人们已经发现摩擦过的琥珀可以吸引轻小物体,也发现了磁石具有吸引铁的特性,不过对这两种现象并没有分清。吉尔伯特经过了大量的实验率先区别了电和磁。他认为磁的作用有两种,即吸引和排斥科技论文格式科技论文格式,而电只有吸引(现在我们知道同种电荷也是相互排斥的,吉尔伯特那时还没有发现)。他认为电的吸引比起磁来要普遍得多,许多物质经过摩擦后都可以带电,而磁的吸引只有一些特殊的物质才具有。他还指出,电力不是永久的,摩擦带电的东西一旦变潮湿就会失去电性,而磁力则是永久不会消失的。

对于指南针为什么能指南北,过去人们认为地球的北极有座大磁山,还有的人认为北极星具有指方向的力。吉尔伯特通过做了一个著名的“小地球”实验非常有力地证明了地磁场的存在,他把一块很大的天然磁石磨成一个球状,用细小的铁丝制成小磁针放在磁石球的表面上,结果发现这枚小磁针的全部行为与指南针在地球上的行为十分相似,即磁针在球面的一定位置上的指向总是与磁针在地球的相应位置上的指向一致,从而初步证明了地球是一个大磁体。吉尔伯特把这个大磁石叫做“小地球”。由此他提出了一个假设:地球是一个巨大的磁石,它的两极位于地理南极和地理北极附近。这一假设后来经过德国数学家高斯从数学上加以论证和完善,至今仍是地磁理论的典型概念。

在这里不得不说的是,虽然吉尔伯特用实验证实了地磁场的存在,但这与我国科学家的最早发现相比,还是晚了数百年之久论文提纲怎么写论文下载。

其实,在我国古代就发明了用人造磁石来做成指南针,它是我国古代的四大发明之一。在公元前239年的《吕氏春秋》中就有“慈石(磁石)召铁”的记载。到春秋战国时期,出现了用天然磁石琢制的“司南”科技论文格式科技论文格式,这实际上是一种最原始形式的指南针。十一世纪初年,就将其应用于航海中。

北宋沈括(1031~1095)所著的《梦溪笔谈》中对于磁石磨成的指南针已有较详细的记载,沈括也是世界上第一个清楚而又准确地论述磁偏角的科学家。他明确地指出,指南针所指的方向总是稍微偏离南北方向。这比西方哥伦比横渡大西洋时(1492年)才观察到磁偏角早了400多年。而到南宋已把磁偏角因地而异的情况明确地记载于书籍之中。

吉尔伯特的另一个伟大功绩是给“电”命名。他研究了许多东西受到摩擦后的性质,结果发现不仅琥珀有吸引力,像硫磺、玻璃等物体经摩擦后也有吸引力。同时他还发现,有些东西无论怎样摩擦也绝不能吸引别的东西。于是他给这个神秘的引力命名为“electricity”。这就是英文的“电”,与希腊文“Elektra”(琥珀)极为相似。吉尔伯特还发明了“验电器”,这种仪器非常简单,只不过是用一根针尖支起来的稻草秆,但是它与现代仪器的原理是一致的。由于它的灵敏性高,用它来检验物体是否带电显然比用轻小的木屑更准确。

吉尔伯特把他对电磁的研究成果都写在一本叫做《论磁铁、磁性物体和大磁铁》的书里,后来的科学家和谢尔称赞此书“充满了有价值的事实和天才地论述了的实验”。

电磁学论文篇4

关键词:工程电磁场;ANSYS;仿真

中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)15-0164-02

“工程电磁场”是一门理论性比较强的课程,要求学生具有较好的数学基础,尤其是对场论的掌握,因此课程公式较多,并且抽象,给课程的学习增加了难度。有限元法[1-2]是求解边值问题的数值计算方法,利用有限元方法对电磁场一些简单工程问题的求解可以使工程电磁场的一些物理概念更直观更形象,有助于学生加深对基本概念的理解,提高对工程电磁场课程的学习兴趣,同时也有助于提高学生处理和解决实际工程问题的能力[3]。随着计算机理论的迅猛发展和有限元技术的逐渐成熟,不同形式的电磁场均可以通过相应的有限元软件来实现,使本来看不见、摸不到的电磁场可以通过场图的形式表达出来。学生在理论知识的基础上,通过设置不同的求解域、边界条件、分界面的衔接条件等,对比不同条件下的场图,得到更为直观和形象化的电磁场模型[4]。

1 实例

导体块嵌入理想的铁磁体中,给定的方向的电流,分析计算该导体块的磁场,能量,焦耳热损失,和洛仑磁力。

a) 方块导体的电磁计算示意图

b)方块导体的洛仑磁力计算示意图

如图1a所示,导体块的磁导率为,和电阻率,方向上的电流为。长宽高分别为:,,,导体块上下面及左面满足磁通量垂直的边界条件,在电流的入口及出口端面和右面满足磁通线平行条件。

理论计算:

2 运行结果

2.1 仿真云图

图2a、2b给出了Ansys所求导体沿x方向磁感应强度等值线图及矢量图,注意的是这些值取得都是在节点上做平均值后的数据,可看成是单元中心的值,即

等处的值。图2c、2d为导体沿x方向磁场强度等值线图及矢量图,这些值也可看成是单元中心的值

2.2 数据表格

表1给出了Ansys计算的所求导体各单元的磁场强度、磁感应强度、电流密度、焦耳热、电磁力、储能及总计,我们可以将该表和前面的计算结果比对,其符合度还是很好的。注意的是计算磁场强度和磁感应强度时应考虑各单元的中心位置。

3 结论

本文通过求一导体的电磁参数的实例,将理论计算结果与Ansys的仿真计算结果进行比对,得出了比较一致的结果。其他相关实例也可如法进行,也可应用于工程电磁场课程的仿真实验中去。将有限元法与“工程电磁场”教学相结合,通过有限元软件对电磁场问题的仿真计算,电磁场相关参数以更直观、更丰富多彩的形式展现出来,加深了学生对电磁场问题的直观认识,拓展了学生的知识面,较大的提升学生的学习兴趣及动手能力的培养。

参考文献:

[1] 王泽忠.工程电磁场[M].北京:清华大学出版社, 2004.

[2] 倪光正,杨仕友,邱捷,等.工程电磁场数值计算[M].北京:机械工业出版社, 2012.

电磁学论文篇5

关键词:电磁炉;磁导率;电导率;涡流

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)8-0058-3

《涡流》一节出自人教版高中物理选修3-2第四章的第七节。在学习《涡流》这节内容时,很多老师会举电磁炉的例子,电磁炉是涡流的典型应用,且对于学生理解涡流的原理及应用有重要价值。从理论上来讲,当线圈中的电流随时间变化时,线圈附近的任何导体都会产生涡流,然而对于电磁炉来讲,并不是任何金属的锅具都能完成加热食物的目的,如铝锅便不能在电磁炉上正常使用。本文将以铝和铁两种金属材料为例,通过定量计算的形式来对电磁炉锅具材料选用的原因进行探讨。

电磁炉的主要结构包括:功率板、主机板、线圈盘1架、风扇马达等。其结构如图1所示:

其工作原理是:通过电子线路板组成部分产生交变电场,由交变电场产生交变磁场,当金属锅具底部放置炉面时,锅具即切割交变磁力线而在锅具底部的金属部分产生交变的电流,即涡流。涡流使铁原子高速无规则运动,原子相互碰撞、摩擦而产生热能使炊具本身自行高速发热,用来加热和烹饪食物,从而达到煮食的目的。[1]

如图2所示,在柱形铁芯上绕有线圈,当线圈中通上交变电流时,柱状铁芯片就处在交变的磁场中,通过铁芯的磁通量在不断变化,所以产生感应电流。从铁芯的上端俯视,电流的流线呈闭合的旋涡状,因而这种感应电流叫做涡电流,简称涡流。由于大块铁芯的电阻很小,因此涡流可以非常大。强大的涡流在铁芯内流动时,电能转化为内能,从而释放出大量的焦耳热,使铁芯的温度升高。涡流通过金属将电能转换成热能的现象叫做涡流的热效应。

电磁炉的加热原理图如图3所示。

从原理上来看,凡是金属锅具便都能在电磁炉上正常使用。然而,事实并非如此。电磁炉一般都有配备的锅具,大多数是铁锅或者是不锈钢等铁磁性材料,而其他非磁性材料或弱磁性材料制成的锅具(如铝锅),放到电磁炉上的时候,电磁炉是不能正常使用的。其具体原因探讨如下。

影响涡流大小的原因有:磁场的变化方式、导体的几何形状、导体的磁导率、电导率等因素。首先可以明确的是,同一个电磁炉的同一个档位下,电磁炉中交变电流产生的感应磁场都是基本相同的,与此同时,锅的形状也是大同小异,所以对涡流的大小产生的影响微乎其微。那么,电磁炉上影响锅具使用的原因便集中于材料的电导率和磁导率了。

综上所述,磁导率才是影响涡流大小的主要原因,铝、铜、陶瓷等弱磁性材料或非磁性材料由于相对磁导率较小,不能将交变电场放大,以至于产生的涡流较小,产生的热量也远远小于金属铁等铁磁性材料所产生的热量,所以并非理想的电磁炉用具的选择。

涡流的研究十分复杂,至今仍未有确定的公式来表示在一定的磁场强度B下产生的涡流的大小,由于所研究问题的重点在于不同材料的磁导率下所产生的涡流的大小之间的比较,所以,可以定量比较某一微小时段内单位面积下的感应电场相应产生涡流的大小,将其近似看作稳恒电流,从而方便比较。理论上,无论是铁磁性材料还是弱磁性材料都能在交变磁场中产生涡流,但由于如金属铝、铜等这样的弱磁性材料的磁导率较小,在现实生活中难以使用,而非磁性材料更是无法使用。理论与实际总会有偏差,所以将理论的产品投放到现实中前,需要实验来检验。

《涡流》这节内容在“楞次定律”等重要的知识点之后学习,作为一个电磁感应方面相关知识的应用与提高,因此在平时的教学中往往不被教师重视。笔者认为,本节知识的原理虽然不难,但是可以很好地成为学生将学到的知识与身边生活相联系的载体,有助于培养学生的科学探究精神。生活中的诸多现象其原理归根究底是物理问题,通过有效的分析可以明确其中的关系,留意生活中的现象,用物理中的知识解释出来,知道其中的原理,可以利用到其他地方,从而实现“从生活走向物理,从物理走向生活”的理念。

参考文献:

[1]唐冬梅.涡流和电磁炉[J].物理教学,2011(4):66―67.

[2]刘勇利.一般的电磁炉怎样拆装[J].家电检修技术,2011(19):45.

[3]于亚婷.与被测材料无关的电涡流传感器基础理论与实现方法的研究[D].成都:电子科技大学博士学位论文,2007.

电磁学论文篇6

关键词:近代社会,电磁理论,电气技术,哲学启示

 

电磁理论及电气工业技术是在人类社会的特定历史阶段发展起来的,顺应并且满足了时代的需要,同时也改变了世界,创造了新的时代,成为现代文明的标志。本文由第一次科技革命中晚期即从十八世纪末至二十世纪初该段时期的近代社会发展进程为背景,探讨十九世纪近代社会对近代电磁理论发展的促进关系,进而总结十九世纪时期电磁理论发展的哲学启示。

1 十九世纪时期的近代社会

启端于18世纪80年代英国并在随后的近100年内迅猛磅礴于欧美诸国的蒸汽技术革命,直接带来了人类历史上第一次真正意义上的工业革命,使人类社会生产力和生产关系发生了巨变,并引起了社会深刻变革。以下是从政治、经济和文化三个方面总结19世纪中期至20世纪初期的阶段特征。

政治方面:世界各地之间的联系更加密切,同时政治经济发展的不平衡性也在加剧,美国、德国、日本等国崛起,英法等国相对落后。此等现象深刻地影响着世界政治格局的转变,最终导致第一次世界大战的爆发和战后新的世界政治格局的形成。论文大全。

经济方面:人类在生产力上实现了从蒸汽时代到电气时代的过渡,生产关系上则体现在垄断组织的形成和现代意义上的公司日渐成为资本主义工商业的组织形式。

文化方面:科学技术作为生产力在人类活动中的作用愈加显著,第一次世界大战促使人们对科学技术有了一些新的认识。特别是电磁理论的发展推动了人类社会中电气时代的到来,科学技术深深地改变着人类的生活与观念。

2 十九世纪近代社会对电磁理论发展的促进

回顾电磁理论及电气技术的发展必将联系到蕴育电磁理论的十九世纪近代社会。电磁理论与电气技术的发展受到社会的自然环境、经济环境、政治环境、文化环境的深刻影响,社会对电磁理论与技术具有整合作用。同时,电磁理论与技术也会对社会产生反作用,社会根据技术加以自我调适。十九世纪近代社会对电磁理论发展的促进可归结为以下三个方面:

其一,从社会需要与技术惯性上看,在18世纪中叶至19世纪中叶蒸汽动力占据主要地位的同时,当时的科学工作者加快了对电的研究[1]。18世纪后期意大利物理学家伏打发明了电池;19世纪初丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应,随后安培定律、欧姆定律相继被发现。1821年英国物理学家法拉第制成了第一台电动机和发电机,1831年法拉第发现了电磁感应现象,这是十九世纪最伟大的实验之一,开创了人类电气化时代的新纪元。

其二,从科研与产销的一体化(即工业实验室)方面看,无论是电工技术还是电气工业,完全是在电磁理论建立之后,人们自觉地运用理论指导实践做出了各种发明和发现的。麦克斯韦在总结法拉第等人研究成果的基础上创造性地提出了系统的电磁场理论,并预言电磁波的存在。在麦克斯韦电磁场理论的指导下人类逐渐进入了电子技术和信息社会。1901年完成从法国穿越大西洋、到达加拿大的无线电通讯。1904年把整流管使用于无线电通讯。1916年人类第一座无线电发射台问世,人类步入了信息社会。

其三,从社会状况与社会变革方面看,由于电能比蒸汽能有诸多优点,电力迅速取代了蒸汽动力在工业中占据主导地位,电气工业获得了飞速发展,爆发了第二次技术革命。第二次技术革命从19世纪中叶到20世纪中叶,以实用电动机、发电机的发明为开端,以电力技术的广泛应用为标志。第二次技术革命首先发生在英国,但并没有在英国得到迅速发展,却在美国生根、开花并结出丰硕的成果。电气工业在美国得到了飞速发展,并迅速传播到世界各地,形成了世界范围的电气工业发展,从此人类社会进人了电气化时代。

3 十九世纪电磁理论发展的哲学启示

在分析电磁理论及电气化工程技术发展的社会环境和历史背景后,从中思考电气化工程社会影响的哲学思想,对其所蕴涵的文化思想和观念进行概括和抽象。

3.1 电磁理论及工程技术把生产、技术和科学三者间的关系进一步融合

电磁理论的最初研究并没有推动生产发展的目的,它是出于科学家探索自然规律的兴趣或事业心。在电磁理论的基础上,各种电器相继发明,有力地促进了技术的进步,进而推动了生产的大发展。论文大全。论文大全。科学、技术和生产的关系的融合是一种进步。为什么会发生这种变化呢?这是因为电磁现象已不像力、热、光那样可被人的感觉器官直接感受到,只能靠受过专门训练的科学家通过科学实验来感觉它、认识它、掌握它,最终让它为人类服务。

3.2 电磁理论扩展了人类认识自然的范围

自牛顿以来,科学界存在一种超距作用的观点,认为这种作用的传递既不需要物质做中介,也不需要花时间。而法拉第提出了电力线和磁力线,即电场和磁场的概念,指出静电作用和磁作用是通过场来传递的;麦克斯韦由法拉弟的思想计算出光的传播速度,亦即电磁作用的传播速度,从而否定了超距作用的观点。后来,科学家们又把这一思想扩大到引力,提出了引力场的概念,加深了对引力的认识。由此,人们认识到“场”和实物是物质存在的两种形式,从而大大改变了牛顿自然科学的框架,是人类对自然界的认识的一次跨越[2]。

3.3 电磁理论的逻辑性和经验性启示

1820年,奥斯特在自然统一性哲学观点的推动下,第一次把电、磁现象联系起来,发现了电流的磁效应。受这一启发,1831年,法拉第发现了电流磁效应的逆效应——电磁感应定律。英国物理学家麦克斯韦提出了麦克斯韦方程组,创立了完整的经典电磁理论体系。随后的电气化工程技术亦表现了工程的理论本质依据逻辑的揭示、科学实验。其运行的合理性、可操作性和可预测性源于科学精神和技术理性,昭示了科学必须既是理性的又是经验的[3]。然而,需要指出的是,技术理性中凸现的工具效率维度和经济物质取向,具有忽视人存在的精神意义和精神价值的倾向[4]。这从电气化工程对生态环境的破坏可以得到证实。

3.4 工程实践的建构性和境遇性启示

由于电气化工程可预见的、巨大的经济效益、社会效益、社会影响,以及实施的复杂程度,必然引起政府决策部门的关注和支持。现在,工程是否存在、如何存在以及怎样存在不是科技人员一方就可以说了算的,它是它是在一定历史条件下,由社会各界包括政界、科技界、学界、实业界、企业界、公众共同参与或者叫建构的结果。

另外,虽然电气化工程的理论知识具有共同性,但现实中却很难看到相同结构,相同形式,甚至相同功能的工程。这是因为在工程的设计和建造过程中受到社会因素如地域风情,政治历史,经济状况等影响很大,工程实践需要实时调整和不断改变工程的结构和形式,才能实现最大的工程能力,此方面启示可称之为境遇性。

4 结束语

本文关注从18世纪末到20世纪初期这一百多年时间的近代社会发展进程,分析十九世纪近代社会从工业革命到电气时代等阶段对近代电磁理论发展的催生与促进,进而由近代电磁理论发展与十九世纪近代社会关系思考十九世纪时期电磁理论发展带来的哲学启示。为研究后续电力革命及现当代电子信息时展的初期社会历史与科技关系提供依据。

参考文献

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[4]王德伟.电气化工程的社会影响[J].自然辩证法,2006,22(3):80-83

电磁学论文篇7

关键词:筒状磁铁;磁化;磁场方向

中图分类号:G633.7

文献标识码:A

文章编号:1003-6148(2008)1(S)-0035-2

读了《中学物理教学参考》2005年第3期张明元老师的《筒状磁铁的磁场方向的“悖论”》一文后深受感触。张老师在教学过程中善于发现问题,善于运用实验手段去研究问题,这值得大家学习。经实验发现:筒状磁铁内部磁场方向与通电螺线管内部磁场方向完全相反,并对“筒状磁铁内部磁场方向”的解释深感困惑。对此,笔者想借贵刊一角发表一些粗浅的看法。敬请诸位同仁斧正。

众所周知,在静止电荷的周围存在着电场,若电荷运动则其周围不仅有电场而且还有磁场。即运动电荷或电流,在其周围空间产生磁场。所以一切磁现象的根源都在于电流――电荷的运动。笔者认为,该文把筒状磁铁的磁场与通电螺线管的磁场混为一谈。尽管它们产生的“微观”机理都在于电荷的运动,但是,它们产生磁场的“宏观”机理却略有不同。

对通电螺线管来说,组成通电螺线管的各匝线圈可以看作一个个圆形导线,载流直螺线管在某点所产生的磁场,相当于各匝圆线圈在该点所产生的磁场的叠加。载流圆导线周围磁感线的分

布情况如图1所示,圆心O点处磁感应强度的方向垂直圆平面指向纸外。螺线管电流的磁感线分布如图2所示,从图示中,可以得出一个重要的结论:任何磁场的磁感线与通电螺线管的一样,无头无尾,磁场是涡旋场。即我们常说的:在通电螺线管的外部,磁感线是由北极出来,回到南极;在内部磁感线方向是由南极指向北极,并和外部磁感线相连,形成闭合曲线。

对筒状磁铁而言,根据铁磁体磁化特性可作如下解释:任何物质都是由分子或原子组成的。而分子或原子中任何一个电子都同时参与两种运动,即环绕原子核的运动和电子本身的自旋,这两种运动都能产生磁效应。把分子或原子看作一个整体,分子或原子中各个电子对外界所产生的磁效应的总和,可用一个等效的圆电流表示,称为分子电流。这种分子电流具有一定的磁矩,即分子磁矩。在铁磁质中,相邻原子间存在着非常强的交换耦合作用,这个相互作用促使相邻原子的磁矩平行排列,形成一个自发磁化饱和状态区域,这些微小区域称为磁畴。在没有外磁场作用时,在每个磁畴中,原子的分子磁矩均取向同一方向,但对不同的磁畴,其分子磁矩的取向各不相同,如图3所示。磁畴的这种排列方式,使磁体处于能量最小的稳定状态。因此,对整个铁磁体来说,宏观区域的平均磁矩为零,物体不显示磁性。当外磁场作用时,由于磁矩与外磁场同方向排列时的磁能低于反向排列时的磁能,结果那些自发磁化磁矩和外磁场成小角度的磁畴处于有利地位,其体积逐渐扩大;而自发磁化磁矩和外磁场成较大角度的磁畴体积逐渐缩小,最终所有磁畴沿外磁场方向整齐排列。当然磁畴体积扩张并不是逐渐地进行的,而是在外磁场达到一定强度时突然发生。这就反映了铁磁体磁化过程的不可逆性,具体表现为磁滞现象。同时,各个磁畴还受到阻碍它们转向的摩擦阻力,因而在外磁场停止作用后,磁畴的某种排列被保留下来,使磁体留有部分磁性,表现为磁现象,如图4所示。总之,铁磁质内磁畴的存在是铁磁体磁化特性的内在根据。

鉴于上述认识,当金属筒状物体被磁化成为筒状磁铁,其金属筒壁内部所有磁畴沿外磁场方向整齐排列,筒壁内部的磁场方向与外磁场方向取向一致。不论筒壁有多厚或有多薄,只要圆筒的内径不为零,除金属筒壁本身之外的一切空间均应视作磁体的外部,包括圆筒内部的空间不也是筒壁的外部吗?现不妨将筒壁沿筒壁方向进行无限分割,每一微元相当于一个条形磁铁,其磁感线分布大家十分清楚:遵循涡旋场理论。这些微元磁铁的磁场叠加起来便是筒状磁铁的磁场,其磁感线分布如图5所示。当内径趋近于零时,筒状磁铁逐渐变成了条形磁铁,这也完全与事实吻合。

总之,筒状磁铁的磁场相当于许多条形磁铁叠加而成的磁场,其磁感线是由金属筒壁内部与筒壁之外的空间构成的闭合曲线,是涡旋状的。而通电螺线管的磁场相当于若干个圆线圈所产生的磁场的叠加。因此,决不能将筒状磁铁圆筒之内的空间与载流直螺线管的管内空间混为一谈。这就是它们在宏观机理上存在的差异。

电磁学论文篇8

关键词 超材料;光学变换;电磁屏蔽

中图分类号O43 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)101-0132-02

0引言

大型供电设备及大型发电机组在运行中会产生强电磁辐射,这种辐射对一些精密仪器会产生噪声干扰影响其测试精度,甚至会对仪器产生致命的伤害,而强电磁场同样对附近的人员产生辐射,严重时会危害人员身体健康[1]。因此在一定区域内对这种电磁波进行屏蔽是非常重要的。需要应用一些相应的电磁屏蔽方法以有效阻止电磁辐射远离需要保护的辐射区域。目前,一些电磁屏蔽方法已相继被提出或已应用于工程领域,并且很多种吸波材料应运而生以阻止电磁波在保护区域中的传播[2,3]。同时一些金属屏蔽罩或结构也被大范围的用来进行对电磁波的反射或隔离。但是目前大多数的研究主要集中于对材料本身反射波或吸波特性上,而这些方法会受制于电磁辐射强度。在电磁辐射较弱时是适用的,当电磁辐射过于强烈时,这些屏蔽方法显得力不从心。如果能进行对电磁波传播路径的有效引导使其完全绕射过保护区域,那么这将是一种更有有效的保护被辐射区域的方法。

在一些情况下,保护区域是无法移动或者改变放置方式的,因此对此区域的电磁屏蔽保护是对其外部相应电磁特性材料搭建方式的设计。通过引入一些外部操作,在保护区域外部搭建一些电磁波路径引导结构,这样便会将电磁波以所需的传播方式引导远离保护区。这种对电磁波传播路径的引导可以由不同电磁特性材料的组合搭接来获得,而这些具有特殊性质的材料则可以由左手电磁超材料实现[4-6]。左手电磁超材料是一种同时具有负介电常数和负磁导率的等效材料。其于2002年由Smith和Pendry共同提出并通过实验获得[4]。在左手材料结构被实现后,他们又相继提出左手材料可以应用于光学变换理论中以实现坐标变换及完美电磁隐身[4]。受此启发,研究人员又陆续提出了旋转斗篷、超散射及超吸收斗篷等[5,6]。这些研究对于扩宽光学变换理论在电磁波路径引导中起到了重要的作用,同时人们发现,这种光学变换理论是不受电磁波强度的影响的。那么既然这种基于左手材料的光学变换理论可以进行电磁波传播路径的完美引导,这种路径引导方式便可应用于大型电厂、大型供电设备附近等的电磁屏蔽中,使其不受电磁辐射强度限制实现对一定区域的完美保护。

基于光学变换理论,本文提出了一种应用左手超材料进行电磁屏蔽的方法。我们使用左手材料对电磁波的传播路径进行控制,使其沿着我们所设定的路径进行传播,即达到电磁波的虚拟传播空间与实际物理传播空间的转换,进而绕射过需进行电磁波保护的区域,实现对此区域的电磁屏蔽。此种方法可以实现对不同尺寸保护区域的屏蔽,并给出了电磁特性参数的设计方法。这种电磁屏蔽方法可以应用于大型供电及发电场所的电磁屏蔽中,并且不受电磁辐射强度的限制。

1电磁波路径引导方法

对电磁传播路径的引导主要是等效的改变电磁波的传播空间,使其在物理传播空间中传播而产生所需的虚拟空间的传播效果。而对这种物理空间与虚拟空间的转换就是对电磁波不同的传播路径中材料特性的转换。那么我们可以通过控制电磁波传播过程中经过的材料的特性参数来实现对不同传播路径的控制。

电磁波路径引导的过程如图1。外部所产生的电磁波由左侧入射,我们将其设定为一束高斯平面波,表达为:exp(-(y/50[cm])^2)。区域1和区域3为普通空气区域。保护区域位于区域3中。为更易于表现其对电磁波的响应效果,我们将其设置为完美电导体。区域2为所引入的空间变换区域,厚度为d。如果区域2为普通空气区域,那么当电磁波从左侧入射时,入射电磁波在保护区域处发生散射,保护区域受到电磁波照射,散射效果如图1(b)所示。

此时我们在区域2中引入一定特性的材料以实现对电磁波路径的偏移,使其绕射过保护区域。这种偏移是对波的实际物理传播路径的材料特性进行设计。在区域2中将入射电磁波由横向传播引导至向上侧发生偏移而绕过保护区域。在区域2中电磁波的物理传播空间(x’,y’,z’)和虚拟传播空间(x,y,z)的转换关系为

其中k为路径的弯折率,我们将其设置为1,那么最终电磁波的传播路径如图2所示。可以发现电磁波在区域2中材料的引导下发生了偏移,绕射过了保护区域,实现了对保护区域电磁屏蔽的目的。如果我们将k值变小,波的偏移程度会变小。因此对于不同尺寸的保护区域我们需应用不同的k值进行路径引导,以实现将电磁波绕射过保护区域的目的。

2电磁波路径引导组合方法

在上面所设计的路径引导方式的基础上对变换区域进行组合,那么便可以实现电磁波任意路径的引导。如图3所示,区域1、区域3和区域5为空气区域,我们将区域2和区域4中引入变化材料以使电磁波绕射过保护区域后仍能按照原路径传播。区域2和区域4中的空间变换关系如式(1),最终材料特性如式(5)。所不同的是区域2和区域4中正负相反。我们设定区域2中k=1,而区域4中k=-1。最终电磁波的传播路径如图3所示。可以发现入射电磁波完全绕射过了保护区域,并且在绕过此区域后仍然按照原路径传播。

3结论

针对于大型供电及发电场所的电磁辐射问题,本文提出了一种对于电磁波的电磁屏蔽方法,此方法不受电磁辐射强度的限制。其基于光学变换理论,将电磁波的物理传播空间和虚拟传播空间进行变换,实现了对电磁波的传播路径进行引导。我们对路径引导中应用到的超材料材料参数进行了计算,并分析了不同取值对传播路径的影响。最终实现了电磁波在保护区域外的绕射,达到了电磁屏蔽的目的

参考文献

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[4]J.B.Pendry,D.Schurig,D.R.Smith,“Controlling electromagnetic fields,”Science,312:1780-1782, Jun.2006.

电磁学论文篇9

一、电磁学的发展历程

人类很早就认识了磁现象和电现象,我国在战国末期就发现了磁铁矿吸引铁的现象,在东汉初期就有带电的琥珀吸引轻小物体的记载。但是,人类对电磁现象的系统研究,却是在欧洲文艺复兴之后开展起来的,到19世纪才建立了完整的电磁学理论。在电磁学发展过程中,涌现了无数科学家通过科学假说、实验验证、理论分析等研究过程,一步步对自然规律进行揭示。其中比较典型的有:1785年库仑定律的发现,使电学进入了定量研究阶段,真正成为一门科学;1820年奥斯特电流磁效应的发现,揭示了电流能够产生磁场;1821年安培的分子电流假说,揭示了磁现象的电本质;1831年法拉第电磁感应定律的发现,进一步揭示了电和磁的密切联系;19世纪60年代,英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上,建立了完整的电磁场理论,并成功预言了电磁波的存在,1888年赫兹的实验证实了麦克斯韦的电磁场理论,从而电磁学发展到了顶峰。

二、电磁学的知识结构和知识规律

1.知识结构

2.知识规律

“电场”一章是学好电磁学的基础和关键,基本概念多,且抽象,如电场强度、电场线、电势和电势能等。教材从电荷在电场中受力和电场力做功两个角度研究电场的基本性质,许多知识要在力学知识的基础上学习。

“恒定电流”一章是在初中基础上的充实、扩展和提高,重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律,电路的等效处理方法和实验的设计是本章的重点。

“磁场”一章阐明了磁与电的统一性,用研究电场的方法进行类比,可较好地解决磁场和磁感强度的概念。由安培力导出洛仑兹力,由洛仑兹力导出带电粒子在匀强磁场中的运动规律等,因此,分析推理是本章的特点。

“电磁感应”一章的重要物理规律是法拉第电磁感应定律和愣次定理,这部分知识中,能量守恒定律是将各知识点串起来的主线。由于楞次定律较抽象,要通过实验进行分析、归纳,需加强学生的抽象思维能力。

“交变电流”和“电磁波”是在电场和磁场基础上结合电磁感应的理论和实践。麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律,同时也把波动理论从机械波推到电磁波,从而对物质的波动性的认识提高了一步。

三、电磁学的研究方式:“场”和“路”

电荷周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着,运动电荷的周围除了电场还存在磁场,磁体的周围也存在磁场。现在的科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点,并证明了电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形式,是物质相互作用的特殊方式,也是电磁运动的实质。教材中以场为主线,主要有电场、磁场和电磁场。电场强度和电势是描述电场性质的两个重要物理量。磁感强度是描述磁场性质的重要物理量。电磁感应规律是反映电场和磁场间密切联系的一种物理现象。麦克斯韦从理论上指出了变化的电场和磁场总是相互联系的,一个不可分割的统一体,这就是电磁场。库仑定律、安培定律和法拉第电磁感应定律为建立麦克斯韦理论,提供了基础和实验规律。

电路知识具有广泛的实用价值,以路为主线,主要有直流电路、交流电路(包括振荡电路)。欧姆定律是从实验中总结出来的一条重要规律,是解决电路问题的重要依据。要会分析电路的连接方式(串联或并联)及等效处理方法,电功和电功率的计算,不仅能解决直流电路问题,还可以解决交流电路的问题。

四、电磁学问题的解决途径:“力”和“能”

电磁学论文篇10

关键词:无工质 电推进 空间飞行器推进

中图分类号:V43 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)05(a)-0110-02

电流微波推进是一种全新的概念。在相应的推进装置中,平面电磁波在导体膜平面上被反射并产生感应电流;外电源在导体膜表面产生与感应电流同相位的电流;被放大的导体膜表面电流与导体膜表面磁场波腹产生沿电磁波入射方向的推力。这种推进装置的特点是:(1)不需要工作介质就可以产生净推力,没有高温燃气流的烧蚀、冲刷和传热问题,同时能大幅度降低消极质量;(2)只要电磁波和外电源输出电功率稳定,推进装置的性能不受工作环境的影响;(3)由于该装置使用外电源放大导体膜表面电流,理论上该装置产生的推力大于使用相同导体膜材料的太阳帆。由此可见这种推进装置可广泛地应用于卫星、深空探测器和近地空间飞行器,所带来的效益是大幅度地提高有效载荷和寿命[1]。

1 电流微波推进装置的思想起源

如图1,设入射平面电磁波的传播方向为z,E和H分别沿x和y方向。当电磁波到达金属板表面时,其表面附近的自由电子将在电场的作用下沿x方向往复运动,形成传导电流j。由于电子的运动方向与磁场垂直,它将受到一个洛伦兹力F,F沿J×H(即入射波的坡印廷矢量)方向,即图中+z方向。金属中自由电子受到的这个力最终会以某种方式传递给金属本身。于是在电磁波的作用下,金属板将受到一个+z方向的压力,或者在此压力作用一段时间后,金属将获得沿+z方向的动量,这就是光压也是太阳帆产生推力的原理[2]。如果可以放大导体表面传导电流,则必然能放大导体获得的动量。

2 电流微波推进装置的经典电磁学理论

电磁波的磁分量将对面电流产生沿z方向的洛仑兹力。用外电源在理想导体表面产生与面电流同相位的电流,增大理想导体界面处的电流密度。

在界面处电磁场电子运动状态及受力的矢量关系如图2所示。

图2中,在电磁波电分量和电源电动势的作用下,自由电子沿速度1即+Z方向运动,在电磁波+Y方向磁分量中受到+X方向洛仑兹力的作用产生速度2,产生如图所示的合速度v,于是电子在磁场中产生如图所示的合洛仑兹力f。洛仑兹力在-Z方向的分力阻碍电场力对电子沿速度1即+Z方向的加速。电场力克服在-Z方向洛仑兹力1分力做功,使+X方向洛仑兹力2分力产生驱动力。

在良导体内电磁波振幅呈指数衰减。故导体薄膜不宜过厚,否则电磁波磁分量无法有效作用于由外电源产生的电流。

3 结语

电流微波推进装置不需要工作介质,因而没有高温燃气流的烧蚀、冲刷和传热问题,推进装置的性能不受工作环境影响,同时能大幅度降低飞行器消极质量,适用于空间和近地空间飞行器。

这种新概念推进装置的工作机理可以用经典电磁理论解释。该推进装置的推力来源于电磁波磁分量对导体表面传导电流的作用力。

参考文献

[1] 赵凯华,陈熙谋.新概念物理电磁学[M].北京:高等教育出版社,2003:422-424.