电磁场理论的演示方法

变化的磁场在其周围空间产生电场;变化的电场在其周围空间产生磁场,是麦克斯韦电磁场理论的核心要点。也是认识电磁场的统一性,了解电磁波的产生,传播的基础。这些内容比较抽象。为克服这些内容的抽象性,弥补中学生基础知识和抽象思维能力的不足,需要从实验入手去讲解麦克斯韦的电磁场理论。本文介绍几则使用常用器材演示麦克斯韦电磁场理论的方法,供参考。     

电场力、磁场力两种计算方法的讨论

应用两种方法讨论了电、磁场力的计算问题。第一种方法从Maxwell方程出发 ,建立场的动力学方程 ,引入电磁场张力张量及应力关系 ,从而计算电、磁场的应力 ;第二种方法从电、磁场力的公式及场的叠加原理出发 ,计算电、磁场力。     

类比法在电磁场教学中的应用

类比法作为一种课堂教学手段,在中学及大学物理教学中广泛使用。本文从授课体验出发,以课堂教学的四个实例:库仑定律和安培力定律、静电场和恒定电场、静磁场和时变场、有源空间和无源空间来剖析类比法的思路和应用,强调了类比法在电磁场教学中的重要性。遵循章节顺序,由浅渐深,对于深入理解教材编者的思想、意图,充分运用有效的教学手段,提高教学质量起到了促进作用。     

四个物理实验的设计与改进

在高二物理教学中，因通常情况下小孔衍射现象不易观察，有关电磁场和电磁波理论、光电效应规律比较抽象，如果仅靠照本宣科的讲授，学生接受起来有一定的困难，在讲授高一物理课本的机械波一节中，如果按照课本上图做绳上横波实验效果不佳，为了使抽象的理论具体一些，使学生对这些现象和规律感到信服，学生学习起来轻松，接受起来容易，笔者设计了学生实验－小孔衍射；演示实验－周期性变化磁场周期空间产生周期性变化的电场；改进演示实验－光电效应和绳上横波；通过教学实践收到了良好效果。     

用线性霍尔传感器探究通电螺线管的磁场性质

磁场是一种看不见、摸不着的物质。虽然我们可以用实验证明它的存在和认识它的性质，但在教学上却是一个难点，因为这是学生第一次接触场的概念，且较抽象。在开展探究式教学时，学生对课本中有关通电螺线管（或电磁铁）磁场性质的定性描述不满足，提出究竟电磁铁的通电电流强度I与其磁感应强度B有什么数值上的关系？笔者就利用线性霍尔传感器对电磁铁进行研究，得出了令人信服的数据和结论。以下就是有关探究本实验的几个问题。     

对比型电磁驱动演示装置

旋转的磁场周围产生涡旋的电场在实践中有很多应用实例，如电磁炉，利用金属盘在旋转磁场中所形成涡旋的电场的作用下发生旋转并且两盘旋转速度不同的现象设计出一款对比型电磁驱动演示装置。并对其机理进行了分析。     

磁力电解复合抛光中带电粒子运动的分析

运用带电离子在电磁场中所受Lorentz力,建立了磁力电解复合抛光中带电粒子运动的数学模型,推导出了带电粒子的速度方程和轨迹方程,对三种典型带电粒子的运动进行了详细的比较和分析,通过对电磁场中带电粒子运动过程的分析．总结出了磁力电解复合抛光中磁场的作用．为了验证所建立的带电粒子模型的可靠性,对不锈钢材料进行了磁力电解抛光试验．试验结果和模型所分析的结果相符,证明了带电离子模型的合理性以及对磁场作用分析的正确性．     

均匀磁场中初始静止的液态金属在电流作用下三维运动的数值研究

液态金属在磁场中运动的研究在理论和应用方面都具有重要的意义.本文建立了在均匀磁场中初始时刻静止的液态金属流体的物理模型, 并向其中通入水平方向的电流.采用数值方法研究当存在沿竖直方向的、沿水平方向且平行于电流方向和沿水平方向且垂直于电流方向的外加磁场三种情况下金属流体的三维运动特性.分析发现, 电磁场的耦合作用会使原本静止的液态金属失稳并开始运动, 还会从自由表面生发出大量的二次液块甚至细小的液滴.磁场的方向和强度、电流的方向和密度均会影响金属流体的运动形态.     

用总场求电磁作用力的方法

给出了用总电场计算两种带电体所受静电作用力和用总磁场计算两种载流导体所受磁作用力的一种方法.     

论试探电荷测量到的带电球体的电场

电场强度是电磁场的一个重要场量,在静电场中将其定义为:(?)(?)=(?)/q式中的q是试探电荷,(?)是试探电荷所受到的电场力,该定义也同时提供了一种测量电场强度的方法,为了较精确地测量出每一点的场强,要求试探电荷尽可能小,以至可当点电荷.由于任何电荷放入待测电场都要与待测电场相互作用而使电场重新分布,因此还要求试探电荷的带电量要尽量小,以至可以忽略由此引起的待测电场的变化.对于试探电荷“质点性”的要求,学生较易理解和接受,但对于试探电荷带电量的影响,虽然就理论讲解而言并无理解上的困难,但遇到具体问题时却感觉困难较多.一个典型的例子就是分析用试探电荷测量出来的带电球体的电场分布与该带电球体的电场分布之间的差异问题.例如判断试探电荷测量出的电场强度是比待测电场强度大还是小?正试探电荷的受力方向一定是待测电场强度方向吗?负试探电荷的受力方向一定就是待测电场强度的反方向吗?等等.显然只有对此类问题进行更进一步的研究才能使学习者对试探电荷的影响有较深入和具体的理解.现以试探电荷所测量出的球形带电体的电场分布为例来分析讨论试探电荷对待测电场的影响.     

“坡印亭”定理的证明

电磁场在传播过程中伴随有能量的传播,电磁能量在传播时,要变成其它形式的能量,但能量总是守恒的,这就是所谓的“坡印亭”定理.电场是一种特殊物质,因此有关能量的转换当然应服从电磁场的基本方程.从理论上说用麦克斯韦尔两方程证明是有关各种书中采用的一般方法.     

关于磁标势的一点探讨

由于电势Φ_E为单值函数,所以对它的分析处理是相当容易的。电场强度垂直于电势的等势面,其数值与离开等势面的距离成反比。但是,对磁场的矢势来说,要得到清晰、直观的图象就相当难了。同时磁场和电场用不同种类的势函数表示,也会引起一些不便,但是,我们注意到在     

等离子体与液态金属相互作用的不稳定现象分析

未来聚变堆中,液态金属作为最有前景的面向等离子体部件之一,会同时受到超强磁场和高温等离子体的作用,离开原位置而进入堆芯等离子体中.本文列出3种具有代表性的不稳定现象并进行综合分析:1)由等离子体轰击液态金属引起的溅射现象,2)液态金属在磁场和电场共同作用下直接进入等离子体的飞溅现象和3)已经进入等离子体内部的金属液滴再次落下与液膜发生碰撞的现象.前人已经对溅射和液滴撞击液膜现象进行了深入研究.本文对前人的研究成果进行整合与分析,提出新的实验构想,探究磁场和电场作用下液态金属飞溅现象的形成机理.实验研究发现液态金属自由表面会逐渐长高,直至液态金属发生自由表面飞溅,飞溅的液滴能脱离液态金属"山峰"并落下,伴有二次液滴的形成.     

关于标志电场和磁场的几个物理量

在电磁学中,介质中的电场和磁场部分既是重点又是难点,学生学起来往往难于深入,有必要作一简明讨论。     

基于电场模型的指纹方向场计算

提出一种基于基线和中心点的电场模型,用于估计指纹方向场．在靠近指纹基线区 域,方向场与基线平行,这是指纹基线作用的结果;中心点区域的方向场变化比较大,这是中心点作用的结果．基线区域和中心点区域的指纹方向场向外扩张,在三角点区域汇合,且三角点是最终的汇合点,这一模型能比较好地解释指纹中心点和三角点成对出现的原因．在NIST-4指纹库中进行了测试,试验结果表明电场模型生成的指纹方向场有较高的准确性．     

关于电力线实验的几点尝试

新编高中物理静电一章中,单独把电力线列为一节,后面还有许多基木概念均和电力线有着密切的联系,因此,讲好这一概念,让学生通过电力线准确、深入地理解电场,十分重要。 要做好电力线的实验,并非容易。一般说在蓖麻油中撒一些奎宁晶粒,放入电场中即可,但实际做起来,并不简单。特别是在没有现成实验装置的条件下,自找材料,自制教具进行实验,很不容易成功。其原因,一是奎宁晶粒不好找,从医用奎宁注射     

用电子束演示仪研究电子束在电场中的运动规律

J2476型电子束演示仪,可定性演示电子束在三维空间中,在电场、磁场作用下的运动规律。若对该仪器作一些改进,还可以用它对电子束在电场中的运动规律作定量的研究。下面,就来作一简要说明。     

J2476型电子束演示器的设计和使用

J2476型电子束演示器,可演示电子束在电场或磁场中受到电场力或磁场力(洛仑兹力)的作用下产生的偏转现象.它与现有的一整套冷阴极射线管比较,具有电子的径迹能直接地观察到,加速极和加在偏转板上所需的电压较低,提高了实验操作时的安全性等特点.     

磁路分析方法与电磁场理论的关系

电磁现象的本质是“场”,只有对电磁场有了一定程度的理解后才能更深入地理解磁路的分析方法。在《电路与磁路》课程的教学中,本人认为对磁路分析方法与电磁场理论间的关系进行如下归纳和探讨,并明确其限定条件,对于理解磁路分析方法在理论上的依据,更好地掌握磁路分析方法是有益的,对于理解某些不能用磁路方法求得圆满解答的问题更是必要的。一、交变电磁路场方程微分形式的麦克斯方程组为:     

2003年男排世界杯中国队与其他球队的比较分析

通过对参加2003年世界杯上中国队与意大利、日本、韩国、美国、法国、埃及、委内瑞拉等队的七场比赛得分情况的比较分析，再将中国队与日本队、韩国队两场比赛的得分情况单独列出进行比较分析，指出中国男排与世界诸强在许多方面仍存在差距。