电磁场深度解析
瞬变电磁原理
根据二次场衰减曲线的特征,就可以判断被测地质体 的电性、性质、规模和产状等,由于瞬变电磁仪接收的信号 是二次涡流场的电动势(即二次电位),因此,瞬变电磁作 为一种时间域的人工源地球物理电磁感应探测方法,是根据 地质构造本身存在的物性差异来间接判断相关地质现象的一 种有效的地质勘探手段。
• 由于瞬变场与一维层状介质表面的瞬变场表达式 之间存在着复杂的隐函数关系,难以用解析法导 出视电阻率与场之间的显式反函数,通常只能使 用各种近似定义方法、精确定义再通过数值计算 的方法,求视电阻率与场之间的显式反函数
• 近似定义方法即所谓的早期和晚期视电阻率定义, 数值计算方法则是全区视电阻率定义
• 矿井瞬变电磁法由于受仪器煤安条件限制、施工 环境限制、测量线圈大小限制等诸多因素,其勘 探深度不如地面深,一般深度小于100 m左右,
• 井下为全空间瞬变响应,这种瞬变响应来自于回 线平面上下(或前后)地层,井下的支护、轨道等 铁构件属于良导体,这对确定异常体的位置带来 困难。
2021/6/16
瞬变电磁法基本原理(1)
类别 场的性质
方法名称
天然场
自然电场法
电剖面法
直流 电阻率法 电法
电测深法 高密度电法
激发极化法
充电法
交流 电法
人工场
频率电磁测深法 瞬变电磁法 电磁法
应用 地下水流向、金属硫化矿 断层破碎带、熔岩发育带
含水层厚度、埋深 电剖面法+电测深法 地下水、石油、金属硫化矿 地下河、供水裂隙带
• 器件性能差异、电路设计、PCB电路 布板等都亦能产生仪器机内噪声。
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噪声的抑制
高中物理第4章电磁振荡与电磁波2电磁场与电磁波课后习题新人教版选择性
2电磁场与电磁波课后·训练提升基础巩固一、选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)1.电磁波由真空进入介质中时,其波速变为原来的一半,则波长变为原来的()A.一半B.两倍C.不变D.无法判断,频率不变。
由v=λf知v减半,则λ减半。
2.在真空中传播的电磁波,当它的频率增大时,它的传播速度及其波长的变化情况是()A.速度不变,波长减小B.速度不变,波长增大C.速度减小,波长变大D.速度增大,波长不变3×108m/s,与频率无关;由c=λf,波速不变,频率增大,波长减小,故选项A正确,B、C、D错误。
3.下列关于电磁波的说法正确的是()A.电磁波必须依赖介质传播B.电磁波可以发生衍射现象C.电磁波不会发生偏振现象D.电磁波无法携带信息传播,可以发生衍射现象,故选项B正确。
电磁波是横波,能发生偏振现象,故选项C错误。
电磁波能携带信息传播,且传播不依赖介质,在真空中也可以传播,故选项A、D错误。
4.下列说法正确的是()A.电荷的周围一定有电场,也一定有磁场B.均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场C.任何变化的电场在其周围空间一定产生变化的磁场D.正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场,不产生磁场,运动的电荷周围的电场是变化的,所以产生磁场,选项A错误。
由麦克斯韦理论判断选项B、D正确,C错误。
5.按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法正确的是()A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场B.变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。
对此理论全面正确理解为:不变化的电场周围不产生磁场;变化的电场可以产生变化的磁场,也可产生不变化的磁场;均匀变化的电场产生稳定的磁场;周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。
直线电机不均匀气隙磁场解析计算方法
第54卷第3期2021年3月Vol.54.No.3Mae2021微电机MICROMOTORS直线电机不均匀气隙磁场解析计算方法刘思嘉,刘子锐(北京信息科技大学化学院,北京100192)摘要:直线感应电机运行时,其初级和次级之间可能因不平行而形成不均匀气隙,从而造成电机磁场分布变化。
对于这种不均匀气隙的电机磁场分布的计算,沿用 的基于均匀气隙的公式则会大。
为问题,首先基于电磁论,提出了一种不均匀气隙直线感应电机磁场的解析计算公式;其次线电机对解析公式进行;最后将解析公式计算结果与有限元方法计算得到的气隙磁场分布结果进行了对比%对比结果表明,这种 了气隙不均匀的解析磁场计算方法相气隙不均匀的计算,其平均小50%以上,为直线感应电机的设计和控制效果的提升提供了一种有益的%关键词:直线感应电机;不均匀气隙;磁析计算;有限元中图分类号:TM359.4文献标志码:A文章编号:1001-6848(2021)03-0041-05An Analytical Calculation Method of Flux Density for Uneven Air-gapLinear Induction MotorLIUSojoa,LIU Zoeu o(School of Automation,,Beijing Information of Science&Technology Unnersity,Beijing100192,China)Abstract:The linear induction motor(LIM)may lead to an uneven air-cap bWwwn its pamda and second-o/duang operation.This uneven air-cap will bring the vvriation of flux distribution in the LIM.The traditional calculation method for electric machine flux will enhanco ewor when not consideang the uneven airgap.Aiming to this problem,this paper firstly presented an analytic calculating metOod of the flux density based on MaxwWl's th—a,secondly provided a correction method consideang the uniqueness of LIM,finally compared Oie results with the results of th/inite element mwliod(FEM).The compaason Olustrates that the analytic method reduces the calculation wroe over50%Oian the calculation without consideang the uneven air-cap.This method provides a useful afeanco for the future design and conOol of LIMs.Key wo—t:linear induction motor;uneven air-cap;analytical lux calculation;finite element methodo引言长期以来,直线感应电机(Linear Induction Mo-tvr,LIM)在轨道交得到大量关注,在国内外有大量的工程应用。
深度解析麦克斯韦方程
深度解析麦克斯韦方程麦克斯韦方程是描述电磁场的基本方程组,由詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪提出,并且对后来的电磁理论的发展产生了重要影响。
麦克斯韦方程包含了电磁场的生成、传播和相互作用的规律,为我们理解电磁现象提供了数学工具。
麦克斯韦方程包括四个基本方程,它们分别是高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律和法拉第电磁感应定律的积分形式。
下面将分别对这四个方程进行深入解析。
首先是高斯定律,也称为电场高斯定律。
它描述了电场的产生与空间分布之间的关系。
根据高斯定律,电场通过一个闭合曲面的电通量与该闭合曲面内的电荷量成正比。
换句话说,电通量正比于内部电荷量:∮E dA = Q/ε0,其中∮E dA表示电场E通过闭合曲面的面积分,Q表示曲面内的电荷量,ε0为真空介电常数。
接下来是法拉第电磁感应定律,也称为法拉第定律。
它建立了电场变化产生磁场的定量关系。
法拉第电磁感应定律可以用一个积分形式来表示:∮E·dl = -dΦ/dt,其中∮E·dl表示电场E沿着闭合曲线的环路积分,dΦ/dt表示磁通量Φ随时间的变化率。
接下来是安培环路定律,也称为安培定律。
它描述了磁场的产生与空间分布之间的关系。
根据安培环路定律,磁场强度H沿着闭合曲线的环路积分等于该闭合曲线内的电流总和的倍数:∮H·dl = I +ε0 dΦE/dt,其中∮H·dl表示磁场强度H沿着闭合曲线的环路积分,I表示曲线内的电流总和,ε0为真空介电常数,dΦE/dt表示电场的磁通量随时间的变化率。
最后是法拉第电磁感应定律的积分形式,也称为法拉第定律的积分形式。
它描述了磁场变化产生电场的定量关系。
根据法拉第电磁感应定律的积分形式,磁场变化产生的电场沿着闭合曲面的环路积分等于该闭合曲面内的磁通量的负变化率:∮B·dA = -dΦB/dt,其中∮B·dA表示磁场B通过闭合曲面的面积分,dΦB/dt表示磁场的磁通量随时间的变化率。
世界最有名的十大思想实验
3. 中文工作室(The Chinese Room)
著名思想实验“中文工作室”由美国著名哲学家约翰·赛尔(John Searle)于上世纪80年代初提出,其内容如下:将一个只会说英语的人关入一间密室,只在门上留一条投信口那么窄的缝。房内有一份英文版的计算机中英翻译程序打印稿。除此之外,房间里还有一些便笺纸、铅笔以及文件柜。从门上的“投信口”将一些印有中文的纸片投入该房间。在赛尔看来,这个人可以借助该资料进行翻译,然后将回复用中文写好后递出。赛尔认为,尽管他一句中文也不会讲,却可以让房间外的人误以为,他可以说一口流利的中文。
世界最有名的十大思想实验
思想实验,哲学家或科学家们常常用它来论证一些容易让人感到迷惑的理念或假说,主要用于哲学或理论物理学等较为抽象的学科,因为这类实验往往难以在现实世界中开展。这些实验看似简单,其间却蕴含着很多“剪不断、理还乱”的哲理。它们就像是一顿丰盛的精神盛宴,等待餐客前来饕餮。然而,这类盛宴往往菜式复杂,并非人人都能“饱餐一顿”。因此,我们列出世界上最有名的十大思想实验,并在哲学、科学或伦理方面对这些实验进行了阐释:
高考物理光学知识点之物理光学图文答案(6)
高考物理光学知识点之物理光学图文答案(6)一、选择题1.在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即k=0对应的那条亮条纹),双缝屏上有上下两狭缝,设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖上方的缝,则屏上中央亮条纹的位置将( )A.向上移动 B.向下移动C.不动 D.可能向上移动,也可能向下移动2.下列说法不正确...的是()A.检验工件平整度的操作中,如图1所示,上面为标准件,下面为待检测工件,通过干涉条纹可推断:P为凹处,Q为凸处B.图2为光线通过小圆板得到的衍射图样C.图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样D.图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样3.如图所示,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为λa、λb,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b,.则()A.λa<λb,n a>n b B.λa>λb,n a<n bC.λa<λb,n a <n b D.λa>λb,n a >n b4.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大,则两种光A.在该玻璃中传播时,蓝光的速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中,蓝光折射角较大C.从该玻璃中射入空气发生反射时,红光临界角较大D.用同一装置进行双缝干涉实验,蓝光的相邻条纹间距较大5.如图为LC振荡电路在某时刻的示意图,则A.若磁场正在减弱,则电容器上极板带正电B.若磁场正在增强,则电容器上极板带正电C.若电容器上极板带负电,则电容器正在充电D.若电容器上极板带负电,则自感电动势正在阻碍电流减小6.如图所示是双缝干涉实验,使用波长为600 nm的橙色光照射时,在光屏上的P0点和P0点上方的P1点恰好形成两列相邻..的亮条纹;若用波长为400 nm的紫光重复上述实验,则P0点和P1点形成的明暗条纹情况是A.P0点和P1点都是亮条纹B.P0点是亮条纹,P1点是暗条纹C.橙光的相邻亮条纹间距小于紫光的相邻亮条纹间距D.若分别用上述两种光通过同一装置做单缝衍射实验,紫光的衍射现象更明显7.下列说法不正确的是()A.在电磁波谱中,紫外线的热效应好B.天空是亮的原因是大气对阳光的色散C.天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射D.晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被散射掉了8.我国南宋时期的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道:“凡雨初霁,或露之未晞,其余点缀于草木枝叶之末……日光入之,五色俱足,闪铄不定。
由麦克斯韦方程组推导法拉第电磁感应定律
文章标题:从麦克斯韦方程组到法拉第电磁感应定律:深度探索电磁学原理在电磁学领域中,麦克斯韦方程组和法拉第电磁感应定律是两个重要的概念。
它们之间的关系和推导过程值得我们深入探讨。
本文将从麦克斯韦方程组出发,逐步推导法拉第电磁感应定律,通过对这些理论原理的深度解析,希望能够帮助读者更好地理解电磁学的基本原理和概念。
1. 麦克斯韦方程组的重要性麦克斯韦方程组是描述电磁场在空间和时间中变化规律的基本方程,它由四个方程组成,分别是高斯定律、安培环路定律、法拉第电磁感应定律和麦克斯韦-安培方程。
这些方程统一了电场和磁场的描述,并且揭示了它们之间的密切关系。
深入理解麦克斯韦方程组对于理解电磁学原理至关重要。
2. 法拉第电磁感应定律的概念法拉第电磁感应定律是电磁学的重要基础定律之一,它描述了磁场的变化会引起感生电动势的现象。
这个定律的提出对于电磁学的发展具有重大的意义,也为后来电磁感应现象的研究奠定了基础。
理解法拉第电磁感应定律对于理解各种电磁现象具有重要意义。
3. 由麦克斯韦方程组推导法拉第电磁感应定律在麦克斯韦方程组中,法拉第电磁感应定律是其中一个方程,通过对麦克斯韦方程组进行分析和推导,可以得到法拉第电磁感应定律的表达式。
这个推导过程既复杂又精妙,需要运用一系列的数学方法和物理原理。
通过推导的过程,我们能够清晰地理解法拉第电磁感应定律的物理意义和数学表达。
4. 个人观点和理解在深入探讨麦克斯韦方程组和法拉第电磁感应定律的过程中,我对这些电磁学原理有了更深刻的理解。
我认为,这些定律不仅仅是理论上的概念,它们对我们理解电磁现象、应用电磁技术具有重要的指导意义。
通过深度探究这些定律的推导过程,也能够激发我们对物理学和数学的兴趣,促进我们对知识的进一步探索。
总结回顾通过本文的探讨,我们了解了麦克斯韦方程组和法拉第电磁感应定律的重要性和深刻意义,以及它们之间的关系。
从麦克斯韦方程组出发,逐步推导出法拉第电磁感应定律的过程,让我们更清晰地理解了这些电磁学原理的物理本质和数学表达。
介电常数 电容 介电损耗 阻抗
介电常数电容介电损耗阻抗标题:深度解析介电常数、电容、介电损耗和阻抗在物理学和电工领域中,介电常数、电容、介电损耗和阻抗是一系列相互关联的重要概念,它们在电磁学、电子工程和材料科学中扮演着至关重要的角色。
本文将会对这些概念进行深入解析,并探讨它们在现实应用中的意义和价值。
一、介电常数1. 介电常数的定义在物理学中,介电常数是介质相对真空的电容率,通常用ε表示。
介电常数的大小直接影响着介质的电容性能和电磁场的传播特性。
2. 介电常数的影响因素介电常数受介质内部分子结构、外电场强度等因素的影响,不同介质的介电常数差异巨大。
3. 介电常数的作用介电常数决定了介质中电荷的分布和电场的传播速度,是材料的重要电学参数。
二、电容1. 电容的概念和分类电容是指导体上储存电荷的能力,根据结构和性能不同,电容可以分为平行板电容、电介质电容等多种类型。
2. 电容与介电常数的关系介电常数决定了电容器的电学性能,其大小直接影响着电容器的储能能力和工作特性。
三、介电损耗1. 介电损耗的成因介电损耗是介质在交变电场中发生能量损耗的现象,主要由介质内部的分子摩擦、极化、载流子效应等因素引起。
2. 介电损耗的影响介电损耗会导致电器件的热量产生、信号衰减等现象,直接影响着电路和电子设备的性能和稳定性。
四、阻抗1. 阻抗的概念和分类阻抗是指电路对交变电流的阻碍程度,可以分为纯电阻、纯电感和纯电容等不同类型。
2. 阻抗与介电常数的关系介电常数会影响电路中的电容器和电感器的阻抗大小和相位差,是电路分析和设计的重要考量因素。
总结和回顾通过本文的深度解析,我们对介电常数、电容、介电损耗和阻抗的概念和关系有了更清晰的认识。
在实际应用中,我们需要根据材料的介电常数和电容特性来设计和选择合适的电器件,同时要重视介质的介电损耗和电路的阻抗匹配,以确保电路和系统的性能和稳定性。
个人观点和理解作为一个电子工程师,我深知介电常数、电容、介电损耗和阻抗在电路设计和材料选择中的重要性。
广域电磁法解析灵敏度矩阵-概述说明以及解释
广域电磁法解析灵敏度矩阵-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在广域电磁法领域,灵敏度矩阵是一种重要的工具,用于分析地下介质的电磁响应特性。
通过对地下材料对电磁场的响应进行分析,我们可以获取到更加准确的电磁参数信息,并帮助地质勘探工作者更好地理解地下构造和储集层特征。
本文将重点讨论广域电磁法解析灵敏度矩阵的计算方法和应用意义,从而为相关研究和实践提供参考和指导。
1.2 文章结构文章结构部分需要对整篇文章的组织结构进行说明,包括各个章节的内容概述和连接关系。
在本篇文章中,主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要介绍了文章的背景和目的,使读者对广域电磁法解析灵敏度矩阵有一个整体的了解。
在本篇文章中,引言部分包括概述、文章结构和目的三部分。
概述部分简要介绍了广域电磁法以及其在地质勘探中的重要性;文章结构部分即为当前所在章节,说明了文章的整体框架和各个部分的内容;目的部分说明了本文的研究目的和意义。
正文部分是文章的核心部分,主要介绍了广域电磁法的基本原理、灵敏度矩阵的概念以及解析灵敏度矩阵的重要性。
这部分内容将比较详细地介绍相关知识和理论,从而阐述本文的研究内容和观点。
结论部分对整篇文章进行总结和展望,概括并强调了本文的重点内容和研究成果。
在本篇文章中,结论部分包括总结、应用前景展望和结论三部分。
总结部分总结了文章的主要内容和论点,应用前景展望部分展望了广域电磁法解析灵敏度矩阵在未来的应用前景,结论部分对本文的研究成果进行总结和概括。
1.3 目的:本文的主要目的是探讨广域电磁法解析灵敏度矩阵在地球物理勘探中的重要性和应用。
通过对广域电磁法和灵敏度矩阵的概念进行介绍和分析,希望能够说明广域电磁法解析灵敏度矩阵在勘探实践中的作用和价值。
同时,本文也将展望广域电磁法解析灵敏度矩阵的未来发展方向,为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
通过深入探讨这一主题,旨在推动广域电磁法技术的发展,促进地球物理勘探领域的进步和创新。
第四章电磁波及应用
A.电磁波可以在真空中传播,机械波的传播要依赖于介质 B.电磁波在任何介质中传播速率都相同,机械波只在同一种介质中传播速率才相同 C.电磁波和机械波都不能产生干涉 D.电磁波和机械波都能产生衍射 7.当电磁波的频率增加时,它在真空中的速度将() A.减小 B.增大 C.不变 D. 以上都不对 8. 央电视台曾做过关于“深度撞击”探测器撞击坦普尔彗星的特别报道,使得人们坐在家 中同样可以享受这一史无前例的探索之旅。在直播电视画面上可看到工程人员欢呼的时 刻为 13 时 57 分零秒。已知撞击时,彗星距离地球 1.336 亿公里,只计电磁波从彗星传 到地球的时间, 忽略电视信号在地球上的传播时间, 估算撞击器与彗星的撞击时刻为 ) ( A. 13 时 49 分 35 秒 B. 13 时 57 分零秒 C. 13 时 42 分 10 秒 D. 14 时 04 分零秒 9.从地球向月球发射电磁波,经过 2.56s 收到它的反射波,月球、地球之间的距离是 km.
例1在电视节目中我们经常看到主持人与派到世界热点地区的记者通过同步理论传播电磁波电磁场实例实例应用分类实验麦克斯韦电磁理论赫兹电火花实验电磁波波谱无线电波的发射与接收电视信息化社会移动通讯传感器数字电视因特网第四章电磁波及应用通讯卫星通话他们之间的一问一答总是迟半拍这是为什么
第四章 电磁波及应用
第一节 电磁波的发现 【知识要点】 知识要点】 1. 关于麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。如果电场或磁场的变化是均匀的,产生的 磁场或电场是稳定的;如果电场是周期性(振荡)变化的,产生的磁场是同频率周期性 变化的振荡。 2. 关于电磁场和电磁波 . 电场和磁场本身就是一种物质,它们交替产生又相互联系,形成不可分割的统一体,并 且由发生地向周围空间传播,形成电磁波,所以电磁波的传播有别于机械波,不需要介 质,电磁波在真空中的传播速度跟光速相同,其值为 C=3.00×108 米/秒。赫兹用实验证 实了电磁波的存在。 典例分析】 【典例分析】 【例 1】根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法中错误的是. A.变化的电场可产生磁场 B.均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场 C.振荡电场能够产生振荡磁场 D.振荡磁场能够产生振荡电场 【解析】麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场,而变化的磁场能产生电场; 产生的场的形式由原来的场的变化率决定,可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断, 确定. 可见,均匀变化的电场的变化率恒定,产生不变的磁场,B 说法错误;其余正确. 【例 2】如下图 4-1 中磁场的磁感应强度 B 随时间 t 变化的四种情况,如图所示,其中能产 生电场的有________图示的磁场,能产生持续电磁波的有________图示的磁场。
高中物理 第5章 初识电磁场与电磁波 第1节 磁场及其描述教案 必修第三册高二第三册物理教案
第5章初识电磁场与电磁波课标要求1.能列举磁现象在生产生活中的应用。
了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。
关注与磁相关的现代技术发展。
2.通过实验,认识磁场。
了解磁感应强度,会用磁感线描述磁场。
体会物理模型在探索自然规律中的作用。
3.知道磁通量。
通过实验,了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。
知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
4.通过实验,了解电磁波,知道电磁场的物质性。
了解电磁波的应用及其带来的影响。
5.知道光是一种电磁波。
知道光的能量是不连续的。
初步了解微观世界的量子化特征。
第1节磁场及其描述核心素养物理观念科学思维科学态度与责任1.通过实验,认识磁场2.了解磁感应强度3.会用磁感线描述磁场4.会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场用磁感线描绘通电直导线和通电线圈周围的磁场,体会物理模型在探索自然规律中的作用。
1.能列举磁现象在生产生活中的应用。
2.了解我国古代磁现象的研究成果及其对人类文明的影响。
3.关注与磁相关的现代科技的发展。
[观图助学]1.磁场(1)磁体和电流周围的空间存在一种特殊的物质——磁场。
磁场能够对磁体产生力的作用。
(2)磁场有方向,人们把磁场中某点小磁针静止时北极的指向规定为该点磁场的方向。
(3)磁场还有强弱,在磁场中的不同位置,其强弱不尽相同。
磁极:磁体上磁性最强的区域。
①北极:自由转动的磁体,静止时指北的磁极,又叫N极。
②南极:自由转动的磁体,静止时指南的磁极,又叫S极。
③性质:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
2.磁感应强度(1)电流元:在物理学中,把很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il叫做电流元。
(2)磁感应强度:将电流元Il垂直放入磁场,它受到的磁场力F与Il的比值叫做磁感应强度。
①定义式B=FIl。
②磁感应强度的单位:在国际单位制中的单位是特斯拉,简称特,符号是T。
1 T=1 NA·m。
(3)磁感应强度的方向小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向,简称磁场的方向。
广域电磁测深法研究
广域电磁测深法研究何继善【摘要】根据水平电流场源和垂直磁场源在半均匀空间地面的电磁场解析表达式,定义了广域视电阻率,建立1种新的频率域测深方法即广域电磁测深法.研究结果表明:采用广域电磁测深法可以在过渡带进行测量,即以较小的收发距探测到较大的深度;广域电磁法包括E-Ex广域电磁测深和E-Ez广域电磁测深等方式,每种方式各有其特点,而且都只测量1种物理量;广域电磁法与2n序列伪随机电法相结合还可以发展成2n序列伪随机信号-广域电磁法,不但探测深度大,而且效率高,广域电磁法可用于寻找火山岩油气藏、深部金属矿和工程电法勘探.【期刊名称】《中南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2010(041)003【总页数】8页(P1065-1072)【关键词】广域视电阻率;广域电磁法;2n序列伪随机信号【作者】何继善【作者单位】中南大学,庄胜矿业研究院,湖南,长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】P63120世纪50年代初,前苏联的Tikhonov[1]和法国的 Carniard[2]分别独立地提出测量相互正交的电场和磁场来计算大地的视电阻率,奠定了现代大地电磁法(MT)的原理基础。
西方地球物理学界把大地电磁法获得的视电阻率命名为“卡尼亚(Carniard)电阻率”,一直沿用至今。
大地电磁法(MT)具有利用天然场源、探测深度大、采用平面波理论、阻抗形式简洁和解释简单等特点。
然而,大地电磁法有2个缺点:信号微弱,而且是随机的。
为了提高精度,不得不在测量时对数据进行多次叠加,测量速度非常慢,从而不得不采用间隔很稀的测点和间隔很稀的频点,致使垂直和水平分辨率都很低。
Goldtein以人工场源代替天然场源,在远区电磁波接近平面波,把均匀大地上电偶极子场源的电磁场表达式加以简化,也得到了卡尼亚电阻率表达式,其成果被定名为“Control source audio magnetotellurics”即“可控源音频大地电磁法”,缩写为CSAMT[3-4]。
大学物理 电磁学
大学物理:电磁学电磁学是物理学的一个分支,主要研究电磁现象、电磁辐射、电磁场以及它们与物质之间的相互作用。
在本文中,我们将探讨电磁学的基本概念、历史背景、研究领域以及在现实生活中的应用。
一、基本概念1、电荷与电荷密度电荷是物质的一种属性,它可以产生电场。
电荷分为正电荷和负电荷。
电荷的分布可以用电荷密度来描述,它表示单位体积内所包含的电荷数量。
2、电场与电场强度电场是空间中由电荷产生的力线所形成的场。
电场强度是描述电场强弱的物理量,它与电荷密度有关。
3、磁场与磁感应强度磁场是由电流或磁体产生的场。
磁感应强度是描述磁场强弱的物理量,它与电流密度和磁场中的电荷有关。
4、电磁波电磁波是由电磁场产生的波动现象,它包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。
二、历史背景电磁学的研究可以追溯到17世纪和18世纪,当时科学家们开始研究静电和静磁现象。
19世纪初,英国物理学家迈克尔·法拉第发现了电磁感应定律,即变化的磁场可以产生电流。
1864年,英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦将法拉第的发现与自己的研究结合起来,提出了著名的麦克斯韦方程组,预言了电磁波的存在。
三、研究领域1、静电学:研究静止电荷所产生的电场、电势、电容、电导等性质。
2、静磁学:研究静止磁场以及磁体和电流所产生的磁场和磁场分布。
3、电磁感应:研究变化的磁场和电场以及它们之间的相互作用和变化规律。
4、电磁波:研究电磁波的产生、传播、散射、反射和吸收等性质以及在各种介质中的行为。
四、应用电磁学在现实生活中有着广泛的应用,如:1、电力工业:利用电磁感应原理发电、输电和用电。
2、通信工程:利用电磁波传递信息,包括无线电通信、微波通信、光纤通信等。
3、电子技术:利用电磁学原理制造电子设备,如电视机、计算机、雷达等。
4、磁悬浮技术:利用磁力使物体悬浮,减少摩擦和能耗。
5、医学成像:利用电磁波和磁场进行医学诊断和治疗。
基于人工智能的电磁场建模与应用
时域有限差分法
总结词
时域有限差分法是一种直接求解麦克斯韦方程组的数值方法 ,通过将时间和空间离散化,对每个离散点进行数值计算。
详细描述
时域有限差分法将时间和空间离散化为有限个网格点,并对 每个网格点上的电磁场分量进行数值计算。该方法可以直接 模拟电磁波在空间中的传播过程,适用于模拟复杂电磁环境 下的电磁干扰等问题。
05
基于人工智能的电磁场应用
电磁场优化设计
总结词
提高设计效率与性能
详细描述
通过人工智能技术,对电磁场进行优化设计,可以更高效 地寻找最优设计方案,提高电磁设备的性能、降低成本, 并缩短研发周期。
总结词
降低研发成本
详细描述
电磁场优化设计的应用,可以帮助企业降低研发成本,提 高产品竞争力。通过人工智能技术,可以在短时间内对大 量设计方案进行评估,大大缩短了研发周期。
总结词
提高产品竞争力
详细描述
通过电磁场优化设计的应用,可以提高产品的性能和品质 ,增强产品的竞争力。在市场竞争日益激烈的今天,这种 技术的应用对于企业的生存和发展至关重要。
电磁场干扰预测
总结词
预测与规避干扰
详细描述
利用人工智能技术,可以对电磁场干扰进行预测,帮助工 程师了解和规避干扰源,提高设备的稳定性和可靠性。
THANKS
感谢观看
高效计算
研究更高效的计算方法和 算法,提高建模效率,减 少计算时间和资源消耗。
分布式计算
利用分布式计算技术,将 大规模计算任务分配到多 个计算节点上并行处理, 提高计算效率。
处理复杂电磁场环境
多因素分析
考虑更多的影响因素,包 括环境因素、设备因素等 ,建立更为复杂的电磁场 模型。
专题34 电磁场与电磁波(解析版)
专题三十四电磁场与电磁波基本知识点1.麦克斯韦电磁理论的两个基本假设(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场(如图所示).(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场(如图所示).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2.电磁场:变化的电场和变化的磁场交替产生,形成不可分割的统一体,称为电磁场.3.电磁波(1)电磁波的产生:变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的,这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波.(2)电磁波的特点:①电磁波是横波,电磁波在空间传播不需要介质;②电磁波的波长、频率、波速的关系:v=λf,在真空中,电磁波的速度c=3.0×108m/s.(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象.例题分析一、麦克斯韦电磁场理论例1根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是A.有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D.周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场(对应训练一)麦克斯韦建立了完整的电磁场理论,______用实验证明了麦克斯韦预言的正确性,第一次发现了________,测定了电磁波的________和________,得到了电磁波的________,证实在真空中它等于________.(对应训练二)下列关于电场与磁场的产生的理解正确的是()二、电磁波和机械波例2关于电磁波与声波,下列说法正确的是A.电磁波是由电磁场发生的区域向远处传播,声波是声源的振动向远处传播B.电磁波的传播不需要介质,声波的传播有时也不需要介质C.由空气进入水中传播时,电磁波的传播速度变小,声波的传播速度变大D.由空气进入水中传播时,电磁波的波长不变,声波的波长变小(对应训练)以下关于机械波与电磁波的说法中,正确的是()A.机械波与电磁波本质上是一致的B.机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速,不仅与介质有关,而且与电磁波的频率有关C.机械波可能是纵波,而电磁波必定是横波D.它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象三、电磁波的特点【例3】下列关于电磁波的叙述中,正确的是()A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/sC.电磁波由真空进入介质传播时,波长变短D.电磁波不能产生干涉、衍射现象E.电磁波具有波的一切特征(对应训练)关于电磁波,以下说法正确的是()A.电磁波是能量存在的一种方式B.电磁波能够传递能量C.电磁波不是真实的物质D.微波炉就是用微波的能量来煮饭烧菜的专题训练1.真空中所有电磁波都具有相同的()A.频率B.波长C.波速D.能量2.下列关于电磁波的说法正确的是()A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场B.电磁波在真空和介质中传播速度相同C.只要有电场和磁场,就能产生电磁波D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播3.关于电磁波,下列说法中正确的是()A.在真空中,频率越高的电磁波速度越大B.在真空中,电磁波的能量越大,传播速度越大C.电磁波由真空进入介质,速度变小,频率不变D.只要发射电路的电磁振荡停止,产生的电磁波立即消失4.电磁波与机械波具有的共同性质是()A.都是横波B.都能传输能量C.都能在真空中传播D.都具有恒定的波速5.某空间中出现了如图中虚线所示的一组闭合的电场线,这可能是()A.在中心点O有一静止的点电荷B.沿AB方向有一段通有恒定电流的直导线C.沿BA方向的磁场在减弱D.沿AB方向的磁场在减弱6.手机A的号码是133××××0002,手机B的号码是133××××0008。
为什么螺线管外部磁场为0安培环路定理证明
为什么螺线管外部磁场为0安培环路定理证明1. 引言螺线管是电磁学中一个重要的物理模型,它在电磁场研究中有着广泛的应用。
而关于螺线管外部磁场为0的安培环路定理证明,一直是物理学研究中的一个经典问题。
本文将从深度和广度的角度探讨这一问题,并给出详细的解析和解答。
2. 螺线管的特性和作用螺线管是由导体线圈绕成螺旋状的结构,它在电路、电磁感应、磁场产生等方面都有着重要的作用。
在电磁学中,我们经常需要分析螺线管周围的磁场分布,因此理解螺线管外部磁场为0的安培环路定理显得尤为重要。
3. 安培环路定理的基本原理安培环路定理是电磁学中的重要定理之一,它描述了电流所产生的磁场的性质。
根据安培环路定理,通过一条闭合曲线的环路上的磁场做的功等于环路内部电流的代数和。
这一定理在磁场分析中有着重要的应用,特别是对于螺线管这样的结构。
4. 为什么螺线管外部磁场为0接下来我们将从物理原理和数学推导两个方面来解释为什么螺线管外部磁场为0。
首先从物理原理上来说,螺线管外部磁场为0是由于磁感应强度叠加的结果。
当电流通过螺线管时,产生的磁场会互相叠加,而在螺线管外部磁场的方向和大小会相互抵消,从而形成外部磁场为0的结果。
而从数学推导的角度来说,我们可以利用安培环路定理和磁场叠加的原理来进行详细的计算和证明。
5. 对螺线管外部磁场为0的理解和应用对于螺线管外部磁场为0的理解,可以帮助我们更好地理解磁场的分布规律,同时也有助于我们在工程和技术领域中应用电磁学的知识。
例如在电磁感应设备和电子电路设计中,对于螺线管外部磁场为0的理解可以帮助我们更好地设计和优化设备,从而提高设备的性能和效率。
6. 个人观点和总结通过深入探讨螺线管外部磁场为0的安培环路定理证明,可以增进我们对电磁学的理解,并有助于我们更好地应用电磁学知识解决实际问题。
通过研究这一问题,也可以更好地认识电磁场分布的规律和特性,为相关领域的研究和应用提供理论基础和技术支持。
本文从螺线管的特性和作用出发,深入探讨了螺线管外部磁场为0的安培环路定理证明。
全方位解析交流电磁场检测技术
首先,让我们来回顾一下历史。
交流电磁场检测(ACFM)技术是在上世纪80年代开发出来的,主要用于检测和评估海上石油平台水下焊管交叉焊口疲劳裂纹的穿透深度。
在ACFM技术出现之前,这些缺陷通常是采用磁粉检测技术来发现并测量的。
疲劳裂纹的严重程度(与结构的剩余寿命直接相关)与它们的深度是密不可分的。
在以前,传统的涡流检测系统并不适合在水下使用或对铁素体钢焊接件进行检测,因为它们无法准确测量深度超过5毫米(0.2英寸)的缺陷。
交流电位降(ACPD)是用于测量缺陷深度的技术,但由于需要在电压探针和钢表面之间保持非常好的电接触,因此在水下使用时检测速度很慢,并且操作非常困难。
解决这个问题需要一个相当于ACPD的非接触式接口,英国的一些石油公司与英国伦敦大学进行了合作研究,并开发出了一种新的技术——交流电磁场检测技术,即ACFM技术问世。
检测原理ACFM在局部引入均匀的电流到被测工件,并测量工件表面的磁通密度。
在碳钢上,电场通常以5kHz的频率感应,导致电流被限制在材料表面的一层薄薄的区域上。
表面断裂缺陷干扰了感应电流,从而影响了磁通密度。
传感器区域下的均匀磁场ACFM技术一般测量磁通密度的两个分量:一个提供有关缺陷末端位置的信息(测量缺陷的长度),另一个提供缺陷的纵横比(并因此提供深度)信息。
两个分量组合才能更好的确认缺陷存在,并且应用根据理论模型开发出的尺寸算法,建立缺陷的表面长度和深度信息。
感应电流的主要方向被指定为Y轴,与之相关的磁场在表面上的方向被指定为X轴。
当被测件没有缺陷时,电流会沿Y轴流动,磁场沿X轴流动。
磁场的Y 和Z分量(用B和Bz表示)为零,而X分量(Bx)则与电流的大小成正比例关系。
ACFM坐标系当在被测工件中存在沿着X轴的线性表面缺陷时,会切断电流线,迫使电流在缺陷端部周围和下方流动。
当在缺陷下方流动时,一些电流被迫离开表面,这将会降低缺陷中间的磁场强度(下图中的蓝色区域);当一些电流围绕缺陷的末端流动时,则会加强端部的磁场强度(下图中的红色区域),如此就出现了部分循环流动,这种围绕裂纹两端的旋转就产生了一个可测量的非零的Bz分量。
入木三分体现的物理知识-概述说明以及解释
入木三分体现的物理知识-概述说明以及解释1.引言1.1 概述入木三分是一个成语,形容文字、图画精湛而深刻,刻画得入骨肉,触及灵魂。
在现代社会,入木三分不仅用来形容文学艺术作品,也可以用来描述物理知识的深刻理解和展现。
物理学作为自然科学的一个重要分支,研究着自然界的物质和能量以及它们之间的相互关系。
物理知识是人类对自然规律的认知和总结,而这些规律往往隐藏在平凡的现象之中,需要细心观察和深入思考才能发现。
本文将从入木三分的角度探讨物理知识的深刻内涵和联系,通过具体事例和现象展示物理现象中的入木三分体现,进一步传达物理知识的重要性和深刻影响。
通过对物理知识的探讨,可以更好地认识自然界的运行规律,拓展人类对宇宙的认知,同时也促进科学技术的进步和社会发展的繁荣。
愿我们共同探索物理知识的奥秘,感受入木三分的魅力。
文章结构部分应该从整体上概括了本文的组成和内容安排,让读者对整篇文章有一个清晰的了解。
具体内容如下:json{"1.2 文章结构": {"本文将分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分,将对入木三分和物理知识进行概述,并介绍本文的结构和目的。
在正文部分,将详细解析入木三分的含义,探讨物理知识与入木三分的联系,以及通过具体物理现象展现入木三分的体现。
最后在结论部分,将对全文进行总结,强调物理知识的重要性,并展望未来物理研究的发展方向。
"}}1.3 目的本文的目的在于探讨入木三分体现的物理知识,从而深入理解物理学在日常生活中的应用。
通过分析入木三分的含义和与物理知识的联系,我们可以更加清晰地认识到物理学对于我们生活的重要性和意义。
同时,具体探讨物理现象中的入木三分体现,可以帮助我们更加直观地感受到物理规律在日常生活中的运作和应用。
通过本文的阐述,希望读者能够对物理知识有一个更加深入的了解,并进一步激发对物理学习的兴趣与热情。
2.正文2.1 入木三分的含义"入木三分"原本是形容书法刻字深入纸张,达到纸张的内部。
大地电磁信号处理理论及方法研究
大地电磁信号处理理论及方法研究一、本文概述《大地电磁信号处理理论及方法研究》一文旨在深入探讨大地电磁信号处理的基础理论及其在实际应用中的方法。
大地电磁信号作为一种重要的地球物理信息源,广泛应用于矿产资源勘探、地震预测、地质构造研究等领域。
随着科技的进步,对大地电磁信号的处理精度和效率提出了更高要求,因此,研究并优化相关处理理论与方法显得尤为重要。
本文首先将对大地电磁信号的基本特性进行概述,包括其产生机制、传播规律以及信号特点等。
在此基础上,深入探讨大地电磁信号处理的基本理论,如信号滤波、去噪、增强等技术。
针对现有处理方法的不足,本文还将提出一些新的处理策略和方法,以期提高大地电磁信号的解析度和准确性。
本文还将通过具体实例,分析大地电磁信号处理方法在实际应用中的效果,并对不同方法的优缺点进行比较和评价。
对大地电磁信号处理领域的发展趋势进行展望,以期为未来相关研究提供参考和借鉴。
二、大地电磁信号的基本理论大地电磁信号,作为一种地球物理探测手段,其基本理论主要基于电磁场的基本原理和地球的电导性质。
电磁场理论是物理学中的一个重要领域,描述了电荷和电流在空间中产生的电场和磁场的规律。
大地电磁信号处理,就是对这些由地球内部电流系统产生的电磁场信号进行接收、分析和解释的过程。
大地电磁信号主要来源于地球内部的电流系统,这些电流系统由地壳和地幔中的岩石电导性差异、地热活动、构造运动等多种因素产生。
电流在地球介质中流动时,会产生电场和磁场,这些场在地表可以被接收并测量。
通过测量和分析这些电磁场信号,我们可以获取地球内部的结构和性质信息。
大地电磁信号的测量通常使用大地电磁测深(Magnetotellurics, MT)方法进行。
MT方法通过在地表布置多个电极和磁场传感器,测量电场和磁场的分量,从而得到大地的电阻率和相位信息。
这些信息反映了地球内部电流系统的分布和性质,可以进一步推断出地下的地质构造、岩石分布、地热活动等信息。
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1、波长波长是描述信号在一个波长内的变化情况,其实就是相位和幅度变化情况,理想情况下电压、电流按正弦波规律变化,对应的电场和磁场也是按这个变化,在一个长的均匀平行传输线中,每隔一个波长位置信号电压是完全相同的,每隔半个波长位置信号电压是完全相反的2、波长和器件尺寸问题若信号的频率是50Hz,那么它的波长就是6000Km,那么所有器件尺寸在此波长下都不足为奇,所以信号在经过某个器件时基本上认为其相位和幅度没有变化;如果信号频率是3000MHz,那么波长为10cM,如果一个两根传输线同时传输此信号,若一根信号比另一根短5CM,那么其信号相位差90°,因该说信号频率越高,其波长越短,其对于所走路径的尺寸越敏感。
3、信号与能量信号只是一个信息或者说事件,其本身不具备什么意义,能量是信号的载体,信号的传递即为能量的传递,能量是以电场和磁场的形式存在的(比如在平衡传输线中,我们更喜欢使用两根平衡传输线上面分布了正负电荷形成的电场来分析,这个电场到哪儿了,与其相垂直的电荷就到哪了了),电场分布于两个导线之间(存在压差即存在电场),磁场环绕于导线外围(存在电流即存在磁场)。
4、导线电场理想的导线连接电池和负载时,因导线是理想导体,故其正负极的导线得电压就等于电池的正负极电压,因为存在电位差,故两导线之间存在电场。
5、理想导体内部不存在电场,因为其出处等电势,这只是针对直流电或者低频电路来说的,对于高频电路其实存在电压差,即存在电场。
6、在闭合电路里面电路能量形式:7、四分之一周期信号变化形式:假设一个300MHz的正弦波信号,其波长为1m,四分之一波长即为0.25m,从电压的角度来说就是从0变到最大值的时间或者说所走的路程,如下图:假设负载为20欧姆,Vdc电压为20V,取电池中心点为参考点,那么正极为10V,负极为-10V,四分之一周期后的波形如下图所示。
标识(1)处正极为10*Cos(75) = 2.6V,(2)处正极为10*Cos(60)=5V,依次类推。
两导线对称点之间的电压从负载20V到信号源0V依次变小深度解析:(1)与(2)的线电压差就有2.4V,因为理想导线内部是不允许有电场的,那么这个因为电场正弦分布引起的导线线电压差必须要由另外一个反电动势来抵消。
这个时候,必须要降低(1)、(2)之间的导线电流(因为电场方向是从(2)到(1),所以电流变小),电流对应的是磁场,变小的磁场产生一个反电动势抵消(1)、(2)的导线线电压差(楞次定律),依次类推到负载,于是导线上的电流也是按照正弦波规律从信号源的0A到负载最大值的1A。
8、一个周期正弦波信号变化300MHz的正弦波信号的一周期就是电压幅度从0到0的过程,具体变化如下:一个周期内形成了2个方向相反的电流圈。
9、两个周期正弦波信号变化信号源按300MHz正弦规则变化完整2个周期,电压从0开始变化,也就是相位从0开始,传输线长度为2米,即2个波长,负载R完全吸收传过来的信号没有反射的情况下,所对应的传输线电场、磁场波形。
这个相当于在一个周期内形成了4个电流圈,用圈表示,仅为形象简化,表示半个周期,紧挨着的相反的一对为一个周期。
当频率越高,圈圈的密度就越大,圈圈内包含的就是能量,电场(电压)和磁场(电流)的能量。
一个个圈圈的从信号源传到负载那儿去,电磁场的传输很像现在的高速铁路,传输线两根导线,如同铁轨,要均匀对齐,这样适合电场和磁场均匀无变化的向前推进,每节车厢里装两个圈圈,一正一反的,一个波长。
这列火车有N节车厢,一直不停的往前开。
深度解析:电磁场或者说电磁波是一种波,波的传输是质点在随时间做上下正弦波的运动,其位置是不变的,但是其同一位置在不同时刻的能量是不同的,即能量在传输。
针对质点的分析,如果横坐标是时间,那么就只是针对此质点的能量变化进行分析,如果横坐标是距离,那么是针对此波上面所有的质点的能量变化的描述。
10、电场与磁场共存导线线方向的电压差,由垂直围绕导线的磁场变化产生的反电动势来抵消。
同理,导线线方向的电流差,由垂直导线放射型的电场变化产生的反磁动势来抵消。
传输线两导线之间的电场分布如下图所示,当这个电场变化的时候,会产生对应垂直于电场的磁动势,也就产生了磁场,如上右图所示,实线为电场,虚线为磁场。
变化的电场所产生的磁场,是垂直电场的,垂直导线,围绕导线的。
这就是传输线里面,电磁场磁生电、电生磁本质,都是为了一个平衡。
深度解析:首先因为电压呈现正弦波变化,所以在导体不同地方的电压是不同的,故而形成导体内部的电场,导体内部的电场是与电流方向相反的,因为导体内部不存在电场,所以需要将其抵消,此电厂阻碍了电流,故其使电流将要变小,即磁场变小,由楞次定律可知,会产生一个反向电动势阻碍磁场变小,此电动势就可以和导体内部电压抵消;导线之间的电场的变化同样会形成磁场,传输线两导线之间的电场分布如下图所示,当这个电场变化的时候,会产生对应垂直于电场的磁动势,也就产生了磁场,如上右图所示,实线为电场,虚线为磁场。
变化的电场所产生的磁场,是垂直电场的,垂直导线,围绕导线的;故磁场由两部分产生,即磁场由两部分产生,一部分是电荷移动产生的电流对应的磁场,一部分是变化的电场产生的磁场(即麦克斯韦方程(1))11、特性阻抗从1/4波长图上我们可以看到,当电场、磁场在导线线方向都满足正弦,磁场变化产生的反电动势与导线线方向上的电压差是线性一致的,同理,电场变化产生的磁动势跟导线线方向上的磁压差是线性一致的,因为线性一致,若电场强度与磁场强度之间若满足一定的比例关系,则反电动势等于电压差,反磁动势等于磁压差。
那么这时电场强度、磁场强度的比例关系,就叫做传输线阻抗,它表征了能让传输线传递电磁场所要求的电场与磁场之间强度的关系。
Z = E/H12、传输线模型书本上的传输线模型如下图:实际的传输线模型是这样的:因为电磁场中,磁生电、电生磁,两者是相互转换的,这从能量守恒角度来讲,电场能量必然等于磁场能量,所以有以下公式:1/2*C*U*U= 1/2*L*I*I整理可得Z = SQR(L/C),SQR为根号13、麦克斯韦方程方程(1)为安培环路定律,磁场由两部分产生,一部分是电荷移动产生的电流对应的磁场,一部分是变化的电场产生的磁场(可理解为传输线之间的电场)。
方程(2)为法拉利电磁感应定律,因为现实中还不存在磁单极,所以电场只由变化的磁场产生。
方程(3)因为不存在磁单极,所以磁场只存在漩涡磁场。
方程(4)为高斯定律,因为存在正负电荷,所以存在激励辐射电场。
深度解析:(1)我们回到传输线中,导线线方向存在电流差,所以存在磁压差,这个磁压差由垂直于导线辐射的电场变化产生的反磁动势来抵消,满足方程(1)。
(2)导线间电场按正弦波分布,所以导线线方向存在的电压差,这个电压差由垂直围绕导线的磁场变化产生的反电动势来抵消,满足方程(2)。
(3)按照(1)、(2)方程基于数学推导的结果,波形只能是正弦波,并且很容易导出阻抗及传输速度C。
14、震荡与电磁波振荡是L与C中的电磁能量互为转换的过程,但不是同一时刻相互进行的。
这一时刻电场能量变成磁场能量,下一时刻,磁场能量变成电场能量。
若用二维坐标轴描述,它们在Y 轴一维上进行,震荡是之前有能量输入,所以才会在电能和磁能之间转换,单纯的LC是没办法自主产生能量的,其能量来自于外因。
电磁波是电场与磁场相互转换,同时进行的,电场的变化引起磁场的变化,磁场的变化引起电场的变化,所以其是同时进行的,故其相位是相同的。
所以无法在二维坐标轴的Y 轴上描述,必须要基于三维坐标轴空间表达,但因为电场和磁场在空间上按Y、Z轴分布,Y、Z轴本身就已经相差90度了,所以电场与磁场幅度在Y、Z上就同相位了,这就是波的概念,对于波来说只要其行进方向正交即可,而不是时域上面的正交。
从扩散角度看电磁场下图为的平板电容器的电场模型图:红线为正极电板,下面黑线为负极电板,蓝色带箭头线为电场。
那么,这个电场是怎么扩散出去的呢?我们很自然的想到在我们生活中,存在各种各样的扩散现象,比如水滴落到地面的扩散,不同密度的气体的扩散等等,这些扩散,都是基于一个基本理论基础,牛顿定律:F = M * A,在力的作用下对水分子或者气体分子产生加速度。
扩散的快慢取决于力的大小及质量的大小。
我们把这个平板电容器,接上电阻负载,如下图模型:我们试着从电荷的扩散角度解释电路问题,正极因为缺少电子而表现为正电荷,负极因为有过多的电子,而表现为负电荷。
越靠近电容端,电荷密度越高,同种电荷相互排斥,相反电荷相互吸引,所以存在扩散基础,通过扩散电荷实现了电流。
以上这个解释,属于经典物理的解释,比较容易接受,实际上,这样的观点,也可以起很大的作用,起码让自己不惑,可以解释很多现象,比单纯的电路回路概念,提高了一个等级。
因为这个扩散模型表达了信号是从源端到负载的过程,更接近电磁场理论了。
常规的电路理论,脑子中,电子是从负极出来经过负载再回到正极,走一圈回去。
但是,以上的电荷扩散模型存在一个致命的逻辑错误,那就是,电荷,也就是电子存在质量,而我们都知道,信号的建立是光速,而要想达到光速,质量必须为零,所以,基于电荷的扩散模型,跟理论冲突,不符合实际。
那么这个模型中,那个东西是不存在质量的呢?那就是电场,电场是不存在质量的,所以具备达到光速的可能。
但是又有一个逻辑问题,那就是,电场的质量为零,加速度应该是无限的,最终速度应该是无限的,为什么是光速定值呢?我们再看物理学,有一个很有意思的现象,所有的公式,都是一个“等式”,自然界不存在“极点”,无穷大,那么既然电场的质量为零而导致加速度无穷大,速度无穷大,这个不符合自然界特点,所以,自然界必须引入另一个质量也为零的场,而这个场与电场的特性恰好相反以解决无穷大问题,这就是磁场,电场与磁场满足安培定律和法拉第定律,相互约束。
电场与磁场是一阴一阳,相生相克的,如同男女,相互支持,相互约束,以近20年为一代的速度繁衍生息,而电场与磁场呢,恰好以速度C向前推进的时候,电场与磁场取得平衡,可以理解为速度C就是电场与磁场推进的平衡点,这个很类似L、C谐振回路的谐振点,只是普通的L、C回路,电场和磁场分别约束在L与C中,能量在一个维度上来回震荡当电场能量最大时,磁场能量为0,当磁场能量最大时,电场能量为0,可以认为两者相位相差90度正交,而电磁场,电场与磁场分布在三维空间上,电场与磁场为90度正交场,运动方向在第三个维度上,因为空间上电场与磁场已经成正交90度了,所以运行时,两者同相位运行,同时最大,也同时最小,以正弦波的方式向前运行。