感生磁场对高速运动钢管磁化的影响机理

当高速运动钢管通过磁化线圈时会产生两种电磁感应现象:一方面,钢管电介质切割磁力线会产生感生涡流;另一方面,磁化线圈内部钢管磁介质总量发生变化而产生感生电流。钢管感生涡流和线圈感生电流产生的感生磁场会改变初始磁化场的强度与分布,进一步改变钢管的磁化状态,最终导致不同位置的同尺寸缺陷产生不同的漏磁场。为获得感生磁场对高速运动钢管磁化的影响机理,以楞次定律为基础,建立感生磁场的作用方程,获得钢管在不同位置处时钢管中感生涡流和磁化线圈中感生电流产生的磁场方向,并发现在钢管管头进入磁化线圈时,感生磁场方向与初始磁化场方向相反,而在管尾处两者方向相同,经磁场叠加后,钢管管尾处的磁化强度增强,管体处基本不变,而管头处减弱。利用钢管高速漏磁检测系统进行试验论证,缺陷检测结果与理论分析结论相同。

基于有限元分析的CT修正胸腔建模与感生磁场计算的研究

磁探测电阻抗成像(magnetic detection electrical impedance tomography,MDEIT)通过体表电极向成像体注入激励电流,利用外部空间磁场分布数据重建成像体内部电导率分布。MDEIT技术应用于肺部肿瘤的动态检测,实现更加贴近实际的仿真计算;应用图像分割在临床CT图像获取胸腔内部结构先验信息,进而构建正常人与肺部肿瘤患者胸腔的三维模型,应用有限元分析分别计算胸腔外部磁场分布,并对其进行特征分析。正常人与肺部肿瘤患者胸腔周围的磁感应强度在空间分布上存在差异,两者对比结果显示,患者比正常人高出10.52%。外部磁感应强度的异常一定程度上反应了胸腔内组织的病理变化,为MDEIT在肺癌检测中的应用提供合理参考。

匀变电场激发感生磁场的另一种计算

通过求解微分方程,得到圆形平行板电容器间匀变电场激发的感生磁场,所得结果与积分法完全相同.

等离子束感生磁场对表面冶金的影响

在表面冶金过程中等离子束产生感生磁场,使熔池内液态金属产生对流运动。电磁搅拌可以抑制柱状晶的生长,有利于等轴晶的形成。感生磁场具有电磁净化的作用,可以有效地消除杂质颗粒以及偏析、负偏析和气孔形成的机率。同时感生磁场会促进细小亚稳相、纳米晶以及非晶态固体的生成。

高超声速飞行器流场电磁场松耦合数值模拟

在高超声速再入式飞行器通信黑障问题众多解决方案中,电磁调控方法是最具可行性的方法之一.一个细致可靠的电磁调控方案不仅需要准确考虑外加电磁场对导电流体作用,还需要考虑因流体高速运动产生的感生电磁场对导电流体的作用.对于高超声速飞行器典型飞行状态,全磁流体力学方法因数值刚性问题很难直接用于流场和电磁场耦合模拟,而低磁雷诺数近似方法无法考虑感生磁场对导电流体作用.针对磁流体力学两种经典方法应用于高超声速飞行器电磁调控方案设计时存在的困难和不足,文章在数值求解流动控制方程N-S方程和电磁控制方程双曲Maxwell方程的基础上,将两者结合起来松耦合迭代求解,建立适用于高超声速飞行器流场和电磁耦合的数值模拟方法.通过磁流体激波反射和二维超声速磁流体喷管两个典型算例,对文章的数值方法进行验证.基于数值方法对外加偶极子磁场作用下某高超声速飞行器典型飞行状态下流场电磁耦合问题进行了研究,数值模拟结果表明,磁雷诺数为0.7557时,不考虑感生磁场对流体运动影响时激波脱体距离相对于考虑感生磁场作用时大11.11%,此误差已不容忽视,对于该飞行状态,应完整考虑流场和磁场相互作用而不是仅考虑外加磁场对流场运动影响.

两类电场和两类磁场

通常意义上的电流激发磁场和变化的电场激发磁场,本质上都是运动电荷产生磁场。变化的感生电场激发的磁场则属另一类磁场,这样界定两类磁场才比较妥当。

地球电场与地球磁场对大气中带电粒子的作用及其对气候的影响

地球自转带动非对等分布的正负电荷绕地轴做圆周运动产生相对于地轴静止的地球主磁场并形成地球电场,同时,由地球自转所带动的带电粒子受到地球电场和地球主磁场的作用.为探索地球气候变化的自然原因,创建相对于地轴静止的地磁参考系,应用经典物理学理论和方法,分析研究大气中带电粒子在地球电场和地球磁场中的运动规律.结果表明:气候带及季节性节律均为大气受到电磁力、热力及地球引力的共同作用而形成;地球电场与地球磁场变化使地球系统带电粒子受到的电磁力发生变化,对气候的影响是全方位的;大气具有一定的自动调节功能,当代气候呈极端化趋势与大气中地球主磁场极弱密切相关.本研究结论概括为四个方面:(1)地球电场使大气中带正、负电荷的粒子呈交错分层分布态势且地球南、北两极及赤道附近空间的电荷密度高.(2)地球主磁场使大气中带正、负电荷的粒子在垂直地球主磁场平面内作方向相反的圆周运动并带动荷电大气回旋形成气旋和反气旋环流.(3)荷电大气回旋规律为:在线速度大小不变条件下回旋半径跟总磁场磁感应强度与大气荷质比的乘积成反比;回旋角速度大小等于总磁场磁感应强度与大气荷质比的乘积,与线速度无关.荷电大气相对于地面的速度在各象限分布不对称.(4)地球电场、地球磁场、荷电大气的运动及其产生的感生电场和感生磁场,遵循麦克斯韦方程组和牛顿运动定律等经典物理学规律,是一个相互纠缠的整体,具有超越介质的遥相关和遥响应机制,能够使大气中的极性分子物质发生电离,地震前地电场和地磁场的异常变化可以在大气中形成地震云.感生电场和感生磁场使回旋的荷电大气作经、纬方向的耦合,形成经、纬方向的偶极子型环流和纬向环状型环流,使荷电大气的运动与地形地势及下垫面的电磁特性紧密相关.荷电大气的回旋具有正反馈机制,随着荷质比的增大能够形成台风、龙卷风等旋风.大气中尺度不同的环流系统,从东(西)风带、南(北)半球环状模,到热带气旋等,都是地球电场和地球磁场驱动的荷电大气的运动所致,准定常行星波是大尺度环流系统感生电磁场传播的结果.

电磁感应计算题的命题设计探析

电磁感应在高中物理中占有重要地位,尤其是电磁感应的力、电、功能综合问题在高考中所占比例高且难度较大。本文从物理模型构建的角度探讨电磁感应与电路、动力学及功能三方面结合的可能命题方向并归类剖析。