关于电磁场的散度和旋度的教学

关于电磁场的散度和旋度的教学,不只是把场论作为一种数学准备,而且要把对矢量场的散度和旋度的意义的理解与物理概念密切地结合起来,并贯穿在电磁场教学的全过程中。我们在电磁场的散度和旋度教学中注意解决下面两个问题。一、在教学中注重分析矢量场的散度和旋度的意义 1.对散度和旋度通常定义的分析     

电磁场中牛顿第三定律成立条件的研究

本文就稳恒状态和非稳恒状态下电荷系统的相互作用，阐述了电磁场中牛顿第三定律成立的条件，丰富了电磁相互作用的内容。     

电位移矢量■与电荷分布的关系

本文从矢量场■的散度,旋度相联系的矢量恒等式导出电位移矢量■不仅与激发电场强度■的自由电荷分布有关,而且与束缚电荷的分布有关。并得出电位移矢量■=ε■的适用范围。     

椭球系下的散度和旋度相关计算——建议用矢量算子展开散度和旋度教学

利用新近发展的符号矢量方法,澄清了▽算子所定义的散度和旋度造成的困扰,使之更具有物理的普遍性和数学的统一性。在此逻辑下推证了一些较繁琐的公式,增补了椭球系下的散度和旋度具体表达式,以便为电磁场和波的教学及研究所用。     

电位移矢量D只与自由电荷分布有关所满足的数学条件

本文用矢量场中的散度和旋度推出矢量分布只与自由电荷分布有关所满足的数学条件，对现行《电磁学》教材中的结论给予讨论．     

一种节约内存的局部一维减缩时域有限差分方法

为了提高电大尺寸目标电磁计算效率,提出了一种用于克服时域有限差分算法稳定条件限制、降低计算所需内存的新方法。证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法所给出的电磁场量不满足零散度关系,并推导了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系和麦克斯韦旋度方程,将三维局部一维时域有限差分法与减缩时域有限差分法相结合,从而得到三维的局部一维减缩时域有限差分法。通过仿真计算证明该方法与LOD-FDTD方法的计算结果一致,具有良好的计算稳定性。     

算子理论的重要进展：《电磁理论中的并矢格林函数》出版回眸

剖析了矢量场论中由于在散度和旋度上使用吉布斯算符面长期存在相互混淆等问题，介绍了由截振铎教授创建的符号矢量方法，随着符号矢量方法这一新理论方法的传播和应用，电磁理论中矢量场论的研究与教学将会更加准确和严谨。     

稳恒电磁场的应力张量及应用

本文从稳恒电磁场方程出发导出了稳恒电磁场的应力张量，给出了稳恒电磁场中物体表面上单位面积所受力的一般公式，并讨论了静电场中导体球的“球膨胀”效应．     

电位移矢量的意义探讨

在大学普通物理的电磁学部分,讨论静电场与电介质之间的相互作用时,引入了一个辅助物理量——电位移矢量(D)．在一般的电磁学教学参考书以及电动力学中,很少对其意义进行深入的讨论,笔从电位移引入的历史出发,根据电位移的定义式,对电位移矢量的意义进行深入的剖析,给出具体的物理意义．     

电磁场能量动量张量的双矢势对偶理论

在考虑有磁荷存在的情况下,引入了电磁场双四维势的描述方法。给出了场强与双四维势的关系,并且从Euler-Lagrange方程出发,推导出了具有电磁对偶对称性的Maxwell方程;讨论了具有对偶对称性的电磁场能量动量密度张量以及它们的特性;最后,证明了有磁源存在情况下电磁场的能量和动量守恒定律。     

Spin electromagnetic field and dipole: A localized and quantized field

This paper investigates the structure of a spin electromagnetic (EM) field and its various physical properties. A spin EM field is an intrinsic mode of free space, which satisfies the spin equations derived from Maxwell equations. A spin mode has two basic properties: the spin along its axis and the localization of electromagnetic field. The source and EM structure of this electric and magnetic mode are described in detail in this paper. The distributed charge and current of a spin mode can be integrated to obtain the electric and magnetic moment, and they can be treated as the electromagnetic dipole. A spin mode possesses both wave and particle properties: a wave number, angular frequency and characteristic speed are its wave parameters; an intrinsic radius, energy and angular momentum are its dynamic parameters. The former is analogous to an EM resonant mode; the latter is similar to the behavior of a particle with intrinsic spin. There are two kinds of electric modes present, one can be expressed through a pair of charges, and the other can be expressed by a magnetic current. They both have the same electric moment, but have different divergence properties.     

运动电荷的位移电流和电磁场性质

本文讨论了等速运动电荷周围的位移电流及位移电流线方程,并讨论了等速运动电荷激发的电磁场的性质。     

麦克斯韦方程组的另一推导方法

众所周知，宏观电动力学的理论基础－－玫克斯韦方程组是建立在库定律、毕奥－沙伐尔定律、法拉第电磁感应定律和感生电场、位民流假设基础上的，在电荷、电流分布随着时间的变化而变化时，如果假定库仑定律和毕奥－－沙伐尔定律仍然成立，只需结合法拉第电磁感应定律和感生电场的假设，不需要位移电流假设，用矢量分析，就可推导出麦克斯韦方程组。     

Magnetic monopoles in spin ice

Electrically charged particles, such as the electron, are ubiquitous. In contrast, no elementary particles with a net magnetic charge have ever been observed, despite intensive and prolonged searches (see ref. 1 for example). We pursue an alternative strategy, namely that of realizing them not as elementary but rather as emergent particles-that is, as manifestations of the correlations present in a strongly interacting many-body system. The most prominent examples of emergent quasiparticles are the ones with fractional electric charge e/3 in quantum Hall physics. Here we propose that magnetic monopoles emerge in a class of exotic magnets known collectively as spin ice: the dipole moment of the underlying electronic degrees of freedom fractionalises into monopoles. This would account for a mysterious phase transition observed experimentally in spin ice in a magnetic field, which is a liquid-gas transition of the magnetic monopoles. These monopoles can also be detected by other means, for example, in an experiment modelled after the Stanford magnetic monopole search.     

用磁荷模型计算永磁电机的气隙磁场分布

本文借助磁荷与电荷的类比,用磁荷镜象法导出了一种永磁电机中由永磁磁极产生的气隙磁场分布的二维解析解,为设计时合理选择磁极的工作点及外型尺寸提供了方便和依据。     

电磁场边值关系的物理起源探讨

系统论述了电磁场边值关系的物理起源。界面上的自由面电荷所产生的电场,在界面两侧,以相反的方向叠加在原电场上,导致了电位移矢量的法向分量的不连续;界面上的自由面电流所产生的磁场,以相反的方向叠加在原磁场之上,导致了磁场强度的切向分量不连续。     

稳恒电流磁场与库仑电场的关系研究

用电磁学方法证明了电流元产生元磁场的3个方程的等价性;由稳恒电流元的磁场表达式导出了元磁场与载流电荷元产生的库仑电场的关系。讨论了该表达式的物理意义,指出,该表达式明确指出稳恒磁场是由电荷的定向运动产生的;稳恒磁场是以光速传播的,为否定＂超距作用＂的观点提供了新的依据。认为v×dE/c2表示了库仑电场力的无功功率,由此可知,稳恒电流的磁场可以由载流电荷库仑力的无功功率表示。这样的结果有利于初学电磁学的人正确理解磁场的产生、来源和传播。讨论了运用新的表达式求解磁场的方法,指出,运用电荷密度与载流子定向运动速度的乘积等于电流密度和点电荷的库仑场表达式的方法求解磁场甚为方便,如此做法可以省去传统的求解磁场必须掌握的复杂计算方法。并由此推断超导载流子的平均定向运动速度远远大于正常导体内载流子的定向运动速度,否则,超导电流不可能产生几十个特斯拉的磁场。     

相对论时空变换下Maxwell电磁场方程的协变性

在Einstein的狭义相对论中,电磁场在不同惯性系之间的变换是和Maxwell电磁场方程的协变性紧密相关的.采用矢量运算,在分析Maxwell方程具有协变性的同时,给出电磁场的基本物理量(→E)、(→B)、(→D)、(→H)、的相对论变换公式.这种电磁场的相对论变换是交叉变换,体现了电场与磁场内在的统一性和不可分割性...     

任意形状截面导线磁场的分析计算

本文由磁矢量位出发,导出具有任意形状截面的长导体磁场计算公式。然后对有重要工程意义的多边形截面和矩形截面汇流排的磁场分析与计算做了详细的说明,并推导出相应的计算公式。经由矩形导电母线验证了所推导公式的正确性。