关键词： 力学   电磁学  

ISBN: (纸本)781102232X

摘要： 本书力图在不涉及理论物理的前提下对力学与电磁学中最基本的规律给出严谨而简洁的阐述，内容包括：矢量运算初步、质点运动学等。

关键词： 计算电磁学   无单元   正交基   边界无单元法   时变问题   径向基   微机电系统   平衡  

摘要： 作为一种新型数值计算方法,无单元方法告别了对单元的依赖,将所有求解过程建立于一系列分布的节点上,既避免了单元划分的复杂过程,又消除了单元畸变等问题,受到了各学科数值计算研究领域的普遍关注。 无单元方法最初发展于计算力学并形成了较为完整的体系。本文将其体系较为完整的引入计算电磁学领域,研究发展了适合于计算电磁学领域的无单元方法,对无单元方法所拥有的共同特点和其被应于计算电磁学领域时所面临的特殊问题展开了双重研究,主要内容包括: 发现了无单元伽辽金法求解节点不良分布以及采用高次多项式基构造形函数时,数值结果将产生数值振荡的现象。借助数学分析,找到了产生形数值振荡的原因,并提出了正交基无单元伽辽金法。该方法保留了无单元伽辽金法的优点,去除了其固有的一些缺陷,使得用高次正交基作逼近时不仅有高计算精度,而且有高数值稳定性。微机电系统电磁问题数值算例证明了上述论断。 提出了计算电磁学的边界无单元方法。以插值型和拟合型两种逼近思想构造边界无单元法的形函数,并对两者的优点进行了比较。提出了电磁场瞬态涡流分析的边界无单元方法,以多项式基和径向基函数建立插值形函数,形成了多项式点插值边界无单元法和径向基点插值边界无单元法,并在此基础上对两种基类的点插值边界无单元法进行了详尽的对比分析。 将径向基点配置型无单元方法引入计算电磁学领域,发展了适合于计算电磁学问题的径向基点配置法。径向基点配置法本身属于纯无单元方法,它最大的特点就是实施程序简单。本文对具有不同变化规律的函数进行逼近分析,研究了节点分布的一般规律,得出了选择径向基函数形状参数以及合理分布求解节点的一般规律。提出了时变问题分析的时域径向基点配置法。该方法通过设置在空间上只与距离有关,在时间上只与未知参数有关的径向基函数,建立了稳定可靠的隐式格式和Crank-Nicolson格式的时域径向基点配置法。本文将其用于电磁场瞬态涡流问题的分析中,取得了很好的效果。 针对复杂凹型求解区域和多介质求解区域中全域径向基点配置法面临的一些问题,提出了子域径向基点配置法。该方法得出的系统求解矩阵呈现出分区带状的特征,因此系统求解矩阵具有较低的条件数,数值结果具有更高的精度和稳定性。根据径向基点配置法的特点,率先将其应用于微机电系统力—电耦合问题的分析域求解中。 针对物质运动和物质存在形态上所遵循的平衡思想,分析了数值方法中存在的平衡,并根据平衡的内在本质,简单论述了数值方法中所遵循的一般规律。

摘要： 一、楞次定律和右手定则的应用在应用电磁感应定律时应理解“阻碍”的含义。如果闭合电流的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，以阻碍磁通量的增加；如果闭合回路的磁通量减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，以阻碍磁通量减少。用右手定则处理通电导线切割磁感线产生感应电流和感应电动势很方便；但由于磁场变化，使静止回路磁通量变化产生的感应电流问题，右手定则无能为力，只能使用楞次定律。例1 如下图所示，导线框abcd与导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，当导线框由左向右匀速通过直导线时，线框中感应电流的方向是（）附图解析 当导线框在直导线左边向直导线靠近时，穿过导线框的磁感线是向外的且磁通量增加，由楞次定律可判断导线框中电流是dcba。当导线框在直导线右边远离直导线时，穿过导线框的磁感线是向里的且磁通量减小，由楞次定律可判断导线框中电流还是dcba。下面重点就是讨论导线框跨在导线两侧时感应电流的方向。可以用两种办法判断：1)用磁通量判断：在线圈跨越导线的过程中，线圈左边部分磁感线穿出，而右边部分穿入。我们可以用合磁通量来判断，线圈跨过来一半前，穿过线圈的磁感线是左边部分向外穿出的条数多于右边部分向里穿入的条数，即合磁通量是向外的，而且在减小。由楞次定律知，感应电流的磁场阻碍磁通量的减少，因此感应电流的方向是abcd，当线圈跨过一半以后，穿过线圈向外的磁感线少于向里的磁感线，合磁通是向里的，而且增加，直至线圈完全跨过导线。由楞次定律知感应电流的磁场方向与原磁通方向相反，即向外，同样可用安培定则判断感应电流方向是abcd。2)用切割磁感线来判定：在跨越导线过程中，线圈的ab边和dc边均切割磁感线，由右手定则可得ab边电动势方向向下，cd边电动势方向向上，而ad、bc边不切割磁感线。因此回来中相当于有两个电源串联，总感应电动势是顺时针。即回路中感应电流的方向为abcd。点评 在这类题目中，穿过线框中的电流方向既可以用右手定则判定，又可以用楞次定律判定，两种方法判定的结果是完全相同的。二、法拉第电磁感应定律的应用电路中产生感应电动势的大小跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比，即，此公式表示在Δt时间内的平均电动势，它适用于任一导体回路。公式ε=BLvsinθ仅适用于一段通电导体在磁场中运动的情形。

关键词： 极化场强   电偶极子   电象法   电场线   双球坐标系  

摘要： 本文对物理课程与教学论中电磁学理论教学和现代物理教育中现代教育技术方法进行了研究,看到了现代物理教育的新进展,但同时也发现了电磁学教学中存在的一些问题。针对这些问题和现代学生普遍认为物理难学、太抽象的情况,研究和解决了部分问题,使其成为电磁学课程教学的必要补充和拓展。 本文虽然只针对某些重要概念和疑难问题,但我们还是力求对电磁学理论框架有个整体上的把握,本文在内容上总共分为五个部分,阐述五个方面的内容。 第一部分,均匀电介质椭球内极化场强研究;第二部分,电偶极子的禁闭极其研究意义;第三部分,电势线簇和电场线簇的描绘;第四部分,双求坐标系求解电磁场相关问题;第五部分,现代物理教育中现代教育技术的研究。 本文力求为电磁学理论教学提供参考价值,帮助学生理解掌握电磁学知识。另外,本文采用了一些新的研究方法,解决了一些问题,提出了一些物理学方面的新问题,力求促使电磁学理论研究向更深的方向发展。

关键词： 电磁学规律   教学行为   教育理念   教学设计   策略  

摘要： 新课程的实施要求教师树立现代教育理念,并将其具体化为教学行为。教学行为是教师为实现教学目标或意图所采用的一系列问题解决行为,是在教师自我监控下的一种有选择的技术,这种选择的成败依赖于教师的知识结构、教学能力和在教学实践中积累起来的有关教学经验。目前,在教学实践中,一些高中物理教师还存在着与现代教育理念不相符合的教学行为。为满足当前我国新课程改革从理论过渡到实践的迫切需要,以高中电磁学规律的教学作为平台来研究教师的教学行为,既有重要的理论意义,又有重要的实践意义。 本研究首先对高中电磁学规律教学行为进行了理论研究,分析概括了现代教育理念下高中电磁学规律教学行为的6个特点。在此基础上,编制了物理规律教学行为项目清单,以其作为课堂观察的辅助工具,在山东省不同市地的6所高中观察了24节电磁学规律的课堂教学,并辅以访谈法,调查了高中电磁学规律教学行为现状,分析了其中的有效教学行为和无效教学行为。针对当前存在的无效教学行为,提出了高中电磁学规律教学行为设计策略:①纠正学生的相异构想;②提供生动具体的感性材料;③鼓励学生参与科学抽象的过程;④通过多种途径,采用多种方法,逐步加深学生对规律的理解;⑤结合学情,铺设探究之路;⑥突出个别探究要素的培养;⑦以多种方式渗透科学探究的思想;⑧实施激励性口头评价。 基于以上提出的高中电磁学规律教学行为设计策略,对“电磁感应的产生条件”和“楞次定律”的教学作了设计,并进行了教学实践。教学实践表明,本研究所提出的教学行为设计策略可以有效地指导教师调整和修正无效的电磁学规律教学行为。

关键词： 电磁学  

ISBN: (纸本)7030172299

关键词： GTEM室   特性阻抗   FDTD  

摘要： 生物电磁学（Bioelectromagnetics）要解决的关键问题是“量—效”关系，即电磁波给予生物系统的电磁作用量与生物系统产生的响应大小间的定量关系。要对“量”进行准确描述，必须要有能在有限的封闭空间内产生一个均匀平面电磁波的设备。 本文对吉赫兹横电磁波室（GTEM cell）概念的提出与发展作简要回顾，对其总体构成和性能特点给予简要的阐述，依据相关理论对GTEM cell的过渡段和主段的特性阻抗进行理论分析和计算、并对其终端匹配负载在0-100Mhz和100Mhz以上的工作特性进行分析，在对电磁波吸波材料和电阻性面阵的特性进行分析的基础上，设计出其终端匹配负载。用FDTD方法对GTEM室内部纵向和横向电磁场分布进行分析，以验证设计方案的可行性。作为特例计算了800MHz时肝组织每1g组织的最大SAR和平均SAR，并分析了放入培养皿后对电磁场分布的影响。

关键词： 网格计算   计算电磁学网格   预条件  

摘要： 针对求解复杂三维目标电磁问题时计算量、存储量过大的问题,本文采用改进的近场预条件技术加速矩量法产生的矩阵方程的迭代求解,以节省求解时间,数据分布存储于网格系统的各节点,解决了存储量大的问题,并且研究了基于积分方程方法的计算电磁学网格.

摘要： 一、巧用守恒定律求解 电磁学习题求解常用的守恒定律——电荷守恒、动量守恒、能量守恒等。 [例1]如图1示,三只完全相同的电压表连接在图中,已知(?)的示数为3V,(?)的示数为5V,则(?)的示数为___。 [解析]由电荷守恒定律可得,流进A点的电荷数等于流出A点的电荷数,即流进A点的电流强度等于流出A点电流强度。设B点为高电势点、C点为低电势点、电压表内阻为R,因(?)示数为3V,则流入电流I2=3／R,(?)示数为5V,则流出电流I3=5／R,设(?)示数为U1,则通过的电流为I1=U1／R,由电荷守恒定律得I1+I2=I3,代入得U1／R+3／R=5／R,得U1=2V。[例2]如图2,电阻为R的矩形导线框abcd,边长ab=l,ad=h,质量为m,自某一高度自由落下,通过一均匀磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为h,线框恰好以恒定速度通过磁场,线框中产生的焦耳热是__sub>不考虑空气阻力 [解析]根据能量转化和守恒定律,线框以恒定速度通过磁场的过程中产生的焦耳热等于线框重力势能的减少量,即Q=△Ep=2mgh。