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关键词： 电磁场   有限元仿真   多元化教学   教学方法   混合式教学  

摘要： 针对电磁场课程在授课过程中存在的教学内容更新速度慢、教学方式和考核机制单一等问题,提出了有针对性的改进措施。具体措施包括:在丰富课程内容的基础上开展多层次教学;帮助学生建立基础知识框架,将对照类比学习思想贯穿课程始终;引入虚拟仿真,将无形的电磁场问题可视化;开展线上与线下相结合的混合式教学;建立“1+2+n”考核体系,完善考核环节,提高教学质量。

关键词： 磁流变阀   压力特性   仿真分析   流道   电磁场  

摘要： 针对传统磁流变阀流道间隙固定,可控性能差等问题,设计了一种新型流道间隙可调式磁流变阀。采用Ansoft Maxwell电磁场仿真软件对其进行了电磁场仿真,得到了磁感线分布规律以及磁感应强度随路径的变化规律。建立了阀口压降数学模型,并对其进行计算分析,得出了磁流变阀的流量、控制电流、阻尼间隙等参数与压降之间的定量关系。结果表明,当励磁电流为1.5 A、径向流道间隙为0.5 mm时,总压降可达最大值7095 kPa;磁流变阀总压降与电流和流量成正相关,与径向间隙成负相关。研究成果可以为磁流变阀的设计提供一定的理论参考。

关键词： 高中物理课程标准   电磁波谱   电磁振荡   物理学发展史   相对论   电磁场   物质性  

摘要： 高中物理课程标准对电磁振荡与电磁波的内容要求:初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想,以及在物理学发展史上的意义;了解电磁波的产生,通过电磁波体会电磁场的物质性;了解电磁波的发射、传播和接收;通过实例认识电磁波谱,知道光是电磁波;了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用。

关键词： 空间电磁骚扰   耦合机理   抗扰度分析   电磁兼容  

摘要： 随着无线通讯设备在智能变电站内的普及,位于感知层的无线通信单元常安装在一次设备附近,电磁环境恶劣,无线通信单元的电磁兼容问题突出。统筹变电站内骚扰源特性、230 MHz无线通信单元结构特征,分析无线通信单元受扰主要路径、研究无线通信单元受扰机理;通过建模仿真分析,获得在既定骚扰作用下,无线通信单元天线及PCB板上产生的骚扰感应电压;通过对比前门耦合、后门耦合产生的骚扰感应电压,明确变电站空间电磁骚扰极易通过无线通信单元天线系统对设备产生干扰,提出变电站稳态电磁骚扰阈值与无线通信单元在变电站内布设的抗扰度改进措施。

关键词： 电磁场   时域有限差分法   高阶   非标准算子   色散误差  

摘要： 在现有的电磁场算法中,时域有限差分法(FDTD)的使用越来越广泛。但是当解决曲面问题时,原有的FDTD方法就不太适用了。而且,大多数的电气设备为多重材料结构和不连续的曲线表面,传统的FDTD算法会产生发散和不稳定现象。由此提出了一种基于非标准曲线算子的三维高阶FDTD算法,用于解决复杂介质结构电气设备的电磁兼容性问题。根据代数拓扑学,将各种不规则形状的网格转化为合适的二重网格用公式表示出来,在优化整体性能的同时降低色散误差。通过计算结果可以看出,高阶非标准FDTD算法的准确度极高,而且没有任何色散情况出现,并且可以节省大约85%的CPU和内存使用。证明了该FDTD算法能有效提高计算精度并减少计算资源的消耗。

关键词： 交流电磁场检测技术   铅封   高压电缆   缺陷模拟  

摘要： 铅封是高压电缆常用的连接方式,受外部热缩套及防水带干扰的影响,常规检测方法难以对内部铅封连接状态进行检测。制备了高压电缆铅封试样并加工了相应缺陷,以模拟现场使用状况,采用交流电磁场检测技术进行了检测试验。试验结果表明,交流电磁场检测技术能够穿透保护层对铅封表面开裂缺陷进行检测,检测灵敏度及分辨力较高,但检测结果会受到探头角度的影响,检测时需考虑检测方向。

关键词： 微纳光学   金属纳米球-纳米圆盘   表面等离激元共振   电磁场增强  

摘要： 表面等离激元自诞生以来已有一百多年的历史,并逐渐形成了一门新的学科——表面等离激元光子学。位于金属纳米结构中的局域表面等离激元可产生非常显著的近表面电场增强,并成功应用于诸多研究领域当中,而对局域表面等离激元与外界入射光中磁场的相互作用的研究则相对较少。该研究在前期已有的研究基础之上模拟计算了金属纳米球-纳米圆盘结构间隙处的近表面电、磁场增强,研究结果表明该结构在单束紧聚焦径向偏振光束的激发下,金属纳米圆盘产生局域表面等离激元呼吸模式和上下表面处的电偶极矩模式,该模式使圆盘中心纵向表面电场得到增强。由于金属纳米圆盘与金属纳米球的局域表面等离激元电偶极矩的耦合共振相互作用,可以形成纵向电场得到有效增强的局域表面等离激元共振间隙模式。通过数值模拟计算研究,证明该金属纳米结构间隙模式的纵向电场分量相对于径向偏振入射光的有效激发横向电场分量即近表面电场的增强因子高达250倍;而近表面磁场的增强因子高达170倍。为了更清晰地展现出这种新型金属纳米结构的光谱特性以及近表面电、磁场分布特征,还展示出了该金属纳米结构的近表面电场增强分布、近表面磁场振幅分布以及近表面电、磁场共振波长的对比分析,计算结果表明所提出的金属纳米球-纳米圆盘结构具有明显的局域近表面电、磁场增强优势以及较宽的频谱波段。由于本文提出的金属纳米结构具有电、磁场增强优势,希望计算结果能应用到更多的研究领域当中,尤其是生物医学等领域,为人们抗击疫情提供一点点参考和帮助。

关键词： MATLAB   图形用户界面   中学物理   电磁场教学  

摘要： 高中物理电磁学实验教学面临着部分器材昂贵、操作困难、实验现象不易观测等诸多困难。MATLAB具有不断扩展的源包,可以轻松实现电磁学方程计算和相关模型建构。但是,目前基于MATLAB程序开发的仿真实验在使用过程中通常需要在输入控制平台中进行程序编制,缺少直观的图形用户界面(GUI),导致仿真实验使用的交互性较差,不利于中学物理仿真实验教学的推广。构建了基于MATLAB GUI的虚拟仿真实验案例,通过设计友好、简洁的图形用户界面,直观呈现带电粒子在电磁场中的运动规律以及电场线和电势线的分布规律,并给出了利用MATLAB GUI仿真实验进行中学物理电磁场教学的方法和技术路线。

关键词： 瞬变电磁法   过套管   地层电导率测井   套管井   侧面波   实轴积分法  

摘要： 利用瞬变电磁法穿过铁磁性套管实现套管外地层电导率测量对许多工程问题具有重要意义.实现该测量需要弄清瞬变电磁能量能否穿过套管,如何穿过套管,以及地层电导率信号如何耦合到井内液体的响应中.针对这些问题,本文用磁偶极子模拟激发线圈,利用实轴积分方法对径向分层的套管井瞬变电磁响应进行正演模拟,探索了瞬变电磁能量穿过套管的机理及其在地层中的分布规律.给出了不同时刻径向各层介质r-z截面中的电场强度分布图,展示了电磁信号穿过套管的过程、穿过套管后在水泥环和地层中的扩散过程,以及从套管外界面开始的耦合信号以类似于声波侧面波的形式再次穿越套管进入井内液体的过程.展示了套管的影响:(1)确定了瞬变电磁能量在发射线圈所在平面沿径向垂直穿过套管进入地层,解释了瞬变电磁能量如何穿过套管的问题;(2)给出瞬变电磁能量进入地层的位置和扩散方式,明确瞬变电磁测井的探测区域;(3)肯定了地层电导率信号随耦合信号进入到了井内液体,分布在每个时刻的接收波形幅度中.