静电场描绘实验原理浅析

以相似理论为基础,重点分析静电场与电流场的相似条件,给出在静电场描绘实验中以电流场模拟静电场的理论依据.     

静电场的空间特性研究

静电场是存在于静止电荷周围空间的特殊物质,它的基本特征是能对电荷施力和对电荷做功或者说静电场具有力的性质和能量的性质;换句话说静电场就是一种特殊空间,它具有分散性与叠加性;静电场与实物物质的最大区别是允许多个场同时占据同一个空间.因此,对静电场的性质描述必须逐点进行,且只有把握了静电场空间中所有点上的力的性质和能量的性质之后才能全面并完备地描述静电场.本文由静电场的空间结构出发逐一揭示静电场在点、线、面、体上的特性和规律,由局域(场点)到整体(场域)全面把握静电场的空间性质及其变化规律.最后由静电场的基本规律导出若干重要定理,深刻揭示静电场的空间特性与规律.     

关于静电场模拟实验中导电介质形状的选择问题

静电场模拟实验中,分布不同的静电场,所用稳恒电流场的导电介质形状不同.模拟平行平面场,稳恒电流场的导电介质应取厚度均匀的平板形;模拟轴对称的场,电流场的导电介质应选择劈形;模拟球对称的场,电流场的导电介质应选择“盆形”.本文讨论了这个问题,并做了简要证明.     

三维地电体的静电场数值计算

为解决直流电法中三维地电体静电场的计算问题,通过静电类比,把稳定电流场的计算换为相应的静电场计算,再利用模拟电荷法求解.采用模拟电荷法建立了可以模拟稳定电流场的方程组,利用点电荷作为模拟电荷解决了三维地电体静电场数值模拟问题,编制了模拟计算程序.对球体这一典型的地电模型进行了模拟,结果与理论值相比较理想.该算法解决了以往求解静电场算法复杂、剖分困难等问题,可为电法勘探的正反演理论研究提供依据.     

静电能量与静电场能量关系研究

分析了静电能量、静电场能量的来源、分布区域、差别与联系,指出,静电能量是带电体内电荷之间的相互作用能,它是由电荷携带的,定域于电荷存在的空间中。静电场能量是散布在场存在的空间中,是由场携带的。静电能量和静电场能量是相互伴随产生和消失的,这正是静电场能量到底是由场携带的还是由电荷携带的在静电场的情况下无法判断的原因。静电场能量和静电能量在数值上是相等的,这为静电场能量的测量提供了一条有效的途径。建议将静电能量和静电场能量区别开来,这有助于教和学,有助于进一步完善电磁学理论体系。     

用电力线管推导电场能量及电场能量密度

电力线是描述电场分布的形象工具，电力线所到达的空间都存在电场，而静电场的能量定域在静电场中，即电力线所到达的空间。据此，本介绍一种用电力线管的方法推导出静电场能量及电场能量密度的方法。     

静电场边值问题中唯一性定理的应用

在电磁场理论中,关于静电场边值问题的求解是重要而基本的。关于静电场边值问题的求解,在一般情况下可归结为在给定边界条件下求解场方程的问题,唯一性定理是求解静电场边值问题的理论基础。在电磁场相关课程中,静电场边值问题的求解都是教学中的重点和难点,但是作为判断场解正确性和唯一性的唯一性定理却经常被忽视。针对静电场边值问题的几种典型解法,以典型习题为例,深入分析了在各种解法中唯一性定理的应用及其重要意义,说明了在静电场边值问题中应用唯一性定理解题的思路和技巧。结合教学实践,指出了加强唯一性定理教学对于静态场教学的重要性,给出了关于唯一性定理教学的具体建议。     

超声场-静电场协同防垢机理

使用自行设计的超声场-静电场协同防垢实验装置进行模拟蒸发实验,正交实验结果表明,在声强0.53W/cm^2、场强32kV/m时有很好的协同效果,防垢率为78.46%.碘释放法研究表明,在静电场中,超声空化增强.经过超声场处理后,过饱和溶液吸收超声空化产生的微观能量,缩短了CaCO3晶体的成核诱导期,加速了晶核的生成,使晶体稳定于文石的形态,悬浮于溶液中,不易沉积,达到防垢目的.     

静电场携带静电场能量的证明

根据电容器充电过程中能量的转化关系,讨论了静电场能和静电能的概念,证明了静电场能是由场自身携带的,静电能量是由带电体自身携带的。分析了传统电磁学理论中关于自能、互能和静电能、静电场能等概念容易引起混淆的原因,提出舍弃自能、互能的概念,建立静电能、静电场能概念的建议,使得电磁学理论与固体理论相协调。     

静电场中的受力问题

受力问题是物理学的基本问题之一。在电动力学中,电场和磁场就是按电荷和电流的受力而引入的。在静电场中,电荷和介质的受力问题具有重要意义。如在静电技术中,涉及的是强电场和高电压,带电体在这种强场中的力学行为有重要的应用价值。 受力问题是带电体之间的相互作用问题。处理静电场中的受力问题通常采用如下几种方法。     

用类比法引入安培定律的教学实践

电磁学是物理教学的重点内容,由静电场、稳恒电流的磁场及电磁感应与电磁场三部分组成,突出研究“场”的性质和运动规律。电磁学中静电场的教学是关键,用较多的时间来打好基础是必要的。如果在学过静电场的基础上应用类比法,根据对应性思路组织稳恒电流的磁场——静磁场的教学,将起到事半功倍的作用,可以收到较好的教学效果。库仑定律是静电场的基本规律。由库仑定律和场的叠加原理可以导出高斯定理等描述静电场性质的一系列结论。类似的,安培定律则是静磁场的基本规律。学习了静电场以后,根据真空中两个静止的电荷元（点电荷）之间…     

恒定电流密度分布与霍耳电场

研究了恒定电流场中电流密度沿导体径向的分布和霍耳电场产生的机理及作用,结果表明,沿径向载流子密度增大、载流子定向运动速度增大,载流子在晶格势场中的能态逐步升高;无论在载流的导体内还是在处于超导载流态的超导体内都存在着径向的霍耳电场;霍耳电场的存在是载流子力学平衡的必备条件,霍耳电场关于径向的线积分是载流子在晶格势场中能量增量的量度.霍耳电场与电流磁场的坡印亭矢量表示了电流能量的传输方向,同时证明了焦耳热来源于载流子在晶格势场中的能态变化——从高能态向低能态跃迁,它可以用导体内的轴向电场和电流磁场的坡印亭矢量来表示,导体外表面附近的电场来源于载流子的运动状态变化,而不是直接来自于电源.用处于载流超导态的超导体不存在轴向电场的事实,说明了载流导体内的轴向电场并不是稳定分布的电荷产生的.     

《电动力学》静电场的学习指导

静电场是《电动力学》中很重要的部分内容,在实际中有着广泛的应用,因此必须熟练地掌握。其重点是静电场的场方程及其物理意义;静电场的边值关系;静电场的唯一性定理;静电场的标势方程和标势的边值关系以及标势的求解方法。对于电多极展开法,只要求掌握电多极子的概念。 一、静电场的场方程、势方程及其边值关系、唯一性定理     

学习《电磁学》的关键

<正>《电磁学》教材版本较多,各有特色,但编著者的一个共同主导思想是突出场,用场的观点贯穿始终。教学中如何把握住“场”这个关键?笔者通过几年的教学实践略有体会。 《电磁学》主要内容有三:场(静电场、稳恒电流磁场、似稳场和迅变场);路(直流、交流电路);场和物质的相互作用。内容之一、三,不消说场是“主角”。那么路呢?乍看起来,似乎路与场无关。实际上,场的产生常常要通过电路来实现。比如示波管里的加速电场、偏转电场、磁场,电磁铁的磁场等都必须由外电路给电极提供电压或     

高压静电果蔬保鲜机理分析

本对高压静电场果蔬保鲜机理进行了较为深入的分析,认为果蔬受高压静电场的作用,吸收了场能,改变了果蔬内部的能量分布,导致细胞膜电势发生变化;同时,高压电场电离周围空气产生Ｏ３,利用Ｏ３杀菌和分解果蔬中产生的乙烯的作用,破坏果蔬的后熟条件;另外,高压静电场的作用降低了苹果中生物酶的活性,使其呼吸代谢活动受到抑制,从而有效的保存水分达到保鲜效果。     

锥形飞秒强激光等离子体中Compton散射的能量转换

应用相对论性电子与多光子集团非弹性碰撞模型和经典相对论电动力学理论,分析、计算了锥形飞秒强激光等离子体中多光子非线性Compton散射的能量转换.发现等离子体中的耦合激光场会引起能量转换效率的振荡,而静电场会降低能量转换效率.当高能电子与光子发生双光子非线性Compton散射时,电子能获得最大的能量转换效率.     

基于阻抗调节的交流输电线路特种取能电源研究

摘 要: 交流输电线路的在线监测与信息互联是建设泛在电力物联网中至关重要的一环,但是为监测设备稳定供能是研究难点,利用电流互感器为交流输电线路监测设备供能前景广阔。交流输电线路电流变化范围大传统的电流互感器供能不稳定,为了提供稳定的输出功率,文中提出了一种电子负载并联在电流互感器二次侧通过阻抗匹配调控使电流互感器从交流输电线路提取稳定能量。经实验验证通过调节电子负载可以为直流负载提供稳定的20V输出电压、9W输出功率。     

介质中静电场能量的教学研究

由静电场能量公式w=1/2∫udq出发,推导出标准的静电场能量公式w=1/2∫D·Edv,不仅考虑了体电荷,而且还考虑了面电荷的影响.推导过程说明了公式w=1/2∫udq并不是普遍适用的,也揭示了在有介质极化情况下的静电场能量组成,这为深刻理解静电场能量的本质提供了参考.     

静电场描绘实验的探讨

通过具体例子,从理论上对稳恒电流场模拟静电场的可行性进行了论证,并检验了Ur与r关系的符合程度.     

恒定电场

根据电动力学我们知道空间中静电场的分布情况是可以通过边界条件以及泊松方程求解出来的,且解是唯一的.原则上,只要知道边界条件,我们就可以通过求解泊松方程来解决一切静电场问题.实际上这种方法还可以推广到涡旋电场中.该论文讨论了如何将研究静电场的数学方法应用到研究涡旋电场中.我们从最简单的通电螺线管激发的电场出发,求解通电螺线管内、外的涡旋电场分布函数,其次分析这些函数描述的电场是否为保守场,最后通过定义假想电流、涡旋电场矢势、涡旋电场标势将恒定电场通过泊松方程以及边界条件表达出来.