关键词： 时域微分方法   时域有限差分法   时域有限元法   数值稳定性   数值色散   比吸收率  

摘要： 时域微分方法(TDDE)在电磁场数值计算中已经得到广泛的运用，其中最为著名的便是时域有限差分法(FDTD)。时域微分法，顾名思义地讲，就是计算电磁学中微分方程法在时域的形式。众所周知，电磁场数值计算方法可分为时域方法和频域方法，又可分为积分方程法和微分方程法。时域微分方法结合时域和微分方程的优点，既可以计算目标的宽频特性，又能够分析复杂边界的目标，并随计算机CPU速度和内存容量的飞速发展，对电大尺寸的物体有着较高的计算速度和精度。 本文主要研究了时域微分方法中的时域有限差分法(FDTD)和时域有限元法(FETD)，分别介绍了FDTD的一种变形和FETD中的关键技术。FDTD已经在电磁场领域得到了越来越多的重视与运用，但是由于FDTD受时间步长稳定性条件的限制，而ADI技术可以使FDTD无条件稳定，所以形成ADI-FDTD，并通过金属方块的散射问题加以验证其无条件稳定性。TDDE除了FDTD外还有FETD，但是因为FETD是在每一个时间步需要计算一个大型的稀疏矩阵，对于计算机的硬件要求较高，计算效率较低，并且其吸收边界效果不理想，所以未能得到较大的发展。本文就FETD的单轴各向异性媒质完全匹配层(UPML)在FETD中的应用进行了较为详细的论述。 然后对这两种时域微分方程法的数值稳定性和数值色散特性进行了研究和比较。证明了ADI-FDTD的无条件稳定性，分别通过z变换法、增长因子法和降阶法分析不同时间差分情况的FETD的稳定性条件，并且在分析发现FETD的数值色散方程与FDTD相一致。 最后将FDTD应用于生物电磁学领域，分析了单极子天线和矩形微带天线对人体头部的辐射，比较并得出了相关结论。

关键词： 电磁学   面电荷密度   导体椭球   数值模拟   电荷分布   带电粒子   有限长   地磁场  

摘要： 导体椭球的面电荷密度和曲率的关系;有限长导体棒的电荷分布的数值模拟;带电粒子在地磁场中的运动;用群论讨论一道电象法题目;圆环电荷的电势的几种算法及讨论.

关键词： 紧凑型输电线路   连续分布电荷   线性插值法   电物强度   相量法  

摘要： 随着电力工业的迅猛发展，输电电压等级越来越高，紧凑型输电线路也获得了越来越广泛的应用。本文通过研究国内外有关紧凑型输电线路电场计算的相关理论，推导出了一种新的计算紧凑型输电线路表面场强的方法，该算法能较好的反映出表面电荷和场强沿导线圆周的分布情况，为压缩线路的相间距离，减小输电线下的地面场强，以及导线的优化布置方面提供了一定的理论依据。 论文是对紧凑型输电线路表面场强的理论性研究，是在传统的计算方法的基础上，采用连续分布电荷的概念，运用线性插值的数学方法，通过将导线沿圆周方向剖分成相等的单元，导出了新的电位方程的表达式，并采用数值分析的方法，结合紧凑型输电线路的实际进行了分析。 该方法考虑了电荷沿导线表面分布的不均匀性，并根据三相电压交变的特点，采用相量法来分析计算，使问题的分析更接近于实际。 论文运用VB6.0软件进行编程计算。通过改变线路参数(电压初相角、相间距离等)，计算得到电场强度沿输电线路表面的分布规律，各相电荷分布和各子导线的电荷分布情况，并对各相导线的计算结果进行了细致的分析比较，分析了影响导线表面场强的一些因素，并比较了输电线路几种不同的排列方式下地面场强的分布规律。

关键词： 大学物理   电磁学   教学改革   科学素养  

摘要： 目前,工科大学物理电磁学的教学存在严重的“难学难教”,不少学生对电磁学的学习畏惧和排斥、难以达到预期的学习目的、实现电磁学双重教育价值的尴尬局面。这已引起广大大学物理教学工作者的密切关注。因此,目前大学物理电磁学教学改革的形势紧迫,且具有重要的现实意义。本文对大学物理电磁学的教与学的现状、课程特征等方面进行了调查分析,对大学物理电磁学的教学目标、教学理念、教学内容、模式和方法进行了较为系统和深入的探讨。 全文分为七个部分:第一部分(绪论)简述了本课题研究的背景、动态以及研究的目的和意义;第二部分通过实证调查,分析了大学物理电磁学教与学的现状、存在的问题,得出改革的必要性和需改革的内容;第三部分阐述了大学物理电磁学教学改革的理论基础;第四到第六部分论述了大学物理电磁学教学思想观念、教学内容、教学模式和方法等的改革,探究了“从学生和学习出发取代从教师和教材出发”及“全面和谐的素质教育取代单纯的知识教育”的教学观,从强化物理学史的内容、整合电与磁的知识等来改革电磁学教学,提出“结构生成法电磁学教学”及对大学物理电磁学研究型教学作了进一步探讨和教学实践。最后,对全文进行了总结。

关键词： 计算电磁学   并行算法   并行阻抗方法(PIM)   时域有限差分(FDTD)   感应电流   比吸收率(SAR)   人体中心无线网络   可穿戴式网络  

摘要： 生物电磁学(bioelectromagnetics)是研究生物体内和生物体间电磁现象的一门新兴学科。随着技术的发展和电磁环境的复杂度的提高，电磁辐射产生的生物效应问题已经成为人们关注的热点。由于生物体的高度复杂性，科学技术界往往针对一个问题采用多种方法研究，采用计算机模拟是公认的必须的研究方法。该方法可以模拟生命体在自然状态下的过程，这是其他方法所无法取代的。近些年来计算生物学技术已经成为生命科学研究和生物医学工程的关键技术，国内外在该领域的研究正逐步升温。在国家自然科学基金重点项目和北邮创新基金项目的支持下，本文研究了计算电磁学和并行算法在生物电磁学仿真中的应用，特别是研究了人体天线设计和最为重要的阻抗方法和时域有限差分法。这些工作包括仿真了高压输电线、经颅磁刺激对人体内的感应电流密度分布，分析了蓝牙通信系统在人体内产生的比吸收率分布，建立了计算机显示器辐射模型并分析了对人脑的影响，提出了可穿戴式网络的概念，对窄带蓝牙可穿戴式网络进行了估计，设计了用于可穿戴式网络的平面倒F天线和用于无线超宽带通信的对称平面偶极天线(CPD-UWB)。论文的主要贡献包括以下内容： 1首次完成了阻抗方法的并行化研究，实现并验证了并行阻抗算法。基于Maxwell方程，通过离散化网格重新推导了三维阻抗方法，得到了可计算的电磁波波长和网格解析度之间的关系以及离散化计算方程的生成方式并给出了迭代解法。进一步给出了实现阻抗方法的并行化的通信方式并在8节点并行计算系统上通过消息传递界面(MPI)实现了并行阻抗方法。验证了并行阻抗算法的正确性并评估了并行计算效率。 2根据时域有限差分法(FDTD)在生物电磁学领域中应用的需要，重新推导了分裂场形式的FDTD，给出了求解损耗媒质中散射电磁场的FDTD方法。进一步对标准FDTD的数值色散进行分析，提出了修改介质电参数方式来降低网格数值色散的方法，最后对非均匀网格技术进行了讨论。 3基于并行三维阻抗方法，建立了用于仿真暴露在电磁场环境中的人体内感应电流密度的分布情况的通用的数值模型。进一步又仿真了暴露于国际非电离辐射保护委员会(ICNRIP)建议的磁场限值100μT和0.4μT的磁场(流行病学报告显示该磁场强度儿童患白血病的几率会增加一倍)中仿真人体模型中感应电流密度的分布；仿真了暴露在实际高压输电线附近的人体内的感应电流密度分布，仿真了重复经颅磁刺激在高解析度的人体头部产生的感应电流密度分布。 4建立了基于可变网格时域有限差分法的仿真微波电磁场与人体近距离互作用的数值模型。仿真了用于蓝牙通信系统的平面倒F天线电磁辐射在人体中产生的比吸收率分布，分析了天线对人体的影响以及人体对天线辐射的影响，为构建人体中心网络和可穿戴网络提供了理论基础。 5基于运动电荷的电磁辐射原理针对计算机显示器阴极射线管(CRT)建立了电子束辐射模型，得到了辐射场与电子束电流的对应关系，在此基础上建立了计算机显示器CRT辐射场的数值模型。利用建立的CRT电子束的辐射模型计算了人脑暴露于CRT监视屏的电磁场环境下的比吸收率。基于显示器CRT辐射模型针对一种具体的计算机监视器结构建立了辐射频谱特性并将理论计算结果与实际侦收实验得到的测量结果进行了比较。 6随着手机、蓝牙耳机、无线网卡、无线路由器、可穿戴计算机等在人体附近使用的无线设备的逐渐普及，对于人体中心无线网络技术的研究也在不断升温。为此，在人体中心网络的基础上提出了可穿戴式网络的概念。仿真并设计了采用蓝牙技术构成窄带可穿戴式网络的平面倒F天线，对基于蓝牙窄带的可穿戴式网络的传输通道进行了测试和估计，分析了呼吸、佩戴金属饰品和运动对的影响。仿真并设计了采用宽带UWB技术构建可穿戴式的网络天线。

关键词： 欧姆定律   电学   欧姆定理   电磁学   安培表   电工仪表   电流表   物理量   物理概念   优化设计  

摘要： 欧姆定律是电学中的一个重要定律,是进一步学习电学知识和分析电路的基础,在电学中处于核心地位,它既揭示了电流、电压和电阻三者间的内在联系,又为解决电功、电能及家庭用电的计算提供了前提条件,并为后期学习基尔霍夫定律、电磁感应定律、交流电等内容作了铺垫,甚至于对学生将来参加生产劳动也有指导作用。因此,欧姆定律的教学尤为重要。

关键词： 交流电路   相量图法   参考相量  

摘要： 职业高级中学《电工基础》教材中,一般交流电路的求解方法被视为较高要求而列入教学内容,要求学生能结合电路的具体情况写出相应的求解公式,也是综合能力的最好体现之处。如何处理好教材内容与实际需要之间的关系,体现因材施教的原则大有必要。

关键词： 创新意识   比较法教学   渗透式教学   启发式教学  

摘要： 针对高等院校所肩负的教育使命和素质教育的重要目标,围绕创新意识的培养,提出了在电磁学教学中通过比较法、渗透式和启发式教学培养学生的创新意识和创造性思维,达到开发智力,造就人才的目的.

关键词： 电磁学   思维定势   二重性  

摘要： 针对电磁学课程教学中的思维定势,运用教育心理学与物理思维论,分析了其产生原因和机制,阐述了其双重性,探寻了相应的教学对策。对经典物理教学模式的现代化建设具有实用价值。

关键词： 电气工程   电磁兼容性   电磁试验   电磁学   辐射测量   防护屏蔽   电信  

标准号: ANSI/IEEE 299-2006

摘要： Uniform measurement procedures and techniques are provided for determining the effectiveness of electromagnetic shielding enclosures at frequencies from 9 kHz to 18 GHz (extendable to 50 Hz and 100 GHz, respectively) for enclosures having all dimensions equal to or greater than 2.0 m.