电磁加速器的原理及应用

电磁加速器的原理及应用

摘要：

当代物理学发展极其迅速，各种新奇的机械装置都是层出不穷，极大地提高了我们的生活水平，并且节约了能源。这都要归功于人类的智慧以及对物理学的深入研究。电磁学作为物理学中的一大板块，对人类来说自然是很重要而且极具发展前途的，依据电磁学的原理,人们已经制出了包括电磁铁起重机、电视的显像管、回转加速器和电磁加速器等等的一系列应用到电磁感应的原理来工作的装置。其中的电磁加速器是现在各个大国都在研究的热门领域，利用电磁加速可以在更加环保的条件下获得更好的加速效果，在战略性武器和航空航天领域都有着十分广阔的前景。下面我们来探究一下电磁学原理在电磁加速器中的应用。

关键词：

物理学、电磁学、电磁加速器、原理及应用、前景；

正文：

要了解电磁加速器的原理，首先要了解电磁学的原理和什么是电磁加速器。

需要了解的电磁学知识：

1. 电流磁效应：通电导体周围会形成磁场，由丹麦物理学家奥斯特提出。

2. 安培力：通电导体在磁场中所受的磁场力，为纪念物理学家安培而得以命名。

3. 磁感应强度：描述磁场强弱的物理量，符号B 。磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号T ，1 T =1 N/A ·m 。

4. 判断电流周围磁感应强度方向的右手定则和判断安培力方向的左手定则，由科学家们通过观察并总结而得，原理较简单，在此不做详细说明。

电磁加速器：利用电磁力提升和推动物体,或者把物体加速到超高速

( > 3km/s )的装置。基本原理如图。

电源 物体 电流 电流 电流 开关 导轨 导轨 回 路 导轨 电枢 磁感线 电流 图１

如图，高压电源，开关，导轨和物体（若物体本身不导电，则在物体底面加上一个可以导电的电枢）组成回路（如图1），使两导轨有反向电流通过，根据安培右手定则可知导轨中间会产生很大的同向磁场（如图2，方向向下），再根据左手定则，可知电枢受一个如图2所示的，方向向前的力Ｆ。

根据安培力公式：

Ｆ＝ＩＬＢ

又根据动量定理：

ｖ＝Ｆｔ／ｍ

可知加速物体至一个很大的速度，需要有足够长的导轨（提供时间）和足够大的电流，并尽可能减少轨道与物体间的摩擦。

这便是简单的电磁加速器的原理。

接下来就来看看电磁加速器的应用吧，高端的技术只有用在合适的地方才能凸显其高端所在。

应用一：电磁轨道炮

电磁轨道炮（磁轨炮）我们经常在很多影视作品中看到，我们也为其绚丽的效果和巨大杀伤力所震骇。而在实际中，各国也将磁轨炮的发展作为重点研究对象。磁轨炮作为一种利用电磁发射技术制成的一种先进的高科技设备在许多发面都有着重要的应用，而与传统的大炮在原理上有着重要的区别。

美国于1982年研制成功实验级磁轨炮,弹丸质量317g 、初速4200m/ s 。 1992 年夏,美国研制成功世界上第一套完整的9MJ 靶场磁轨炮,并在陆军试验场进行了发射试验,迈出了电磁炮走出实验室的第一步。该炮是一个连续发射物体

图２

系统,全重25t ,能以2500～4000m/s的初速齐射9 发弹丸,炮口动能9MJ。

介于磁轨炮需要极大的电流作为发射动力（约7～9ＭＡ），所以仅靠电源来

产生电流是不行的，一般都要用到很大的电容蓄电组，蓄电后短时间放电以达到所需的电流大小。所以会有蓄电时间长，导轨易损坏等问题，尚有待完善。而且目前已经研发出了更为稳定，但造价更高昂的线圈加速型电磁炮和电热电磁炮，都属于电磁加速器的家族，只是原理略有不同。

应用二：发射卫星（设想）

因为火箭的成本和使用次数的限制，使火箭在应用中会产生许多的问题，而用类似电磁加速器的装置更适应未来的要求，可以带来极大的方便并节省经费，所以科学家们在研究用电磁加速器来发射卫星用以替代火箭的技术。

火箭发射的有效载荷和火箭质量比很小，且为一次性，发射成本高，综合评估，发射一千克有效载荷需2000～8000美元。而电磁发射器可重复使用，发射成本低，每千克有效载荷仅1～1.5美元。科学家们设想先用电磁发射器把火箭加速到1.6km/s，然后火箭点火，将有效载荷加速到11km/s。这样能极大的提高火箭的使用效率，节省燃料。

总结：

电磁加速器在军事领域和航天领域的广阔前景相信大家都已经看到了，也对电磁加速器的原理有了一个比较基本的了解。可以确定的是，应用了电磁加速器的装置将会变得更加小型化和日常化，并在我们的生活中得到恰当的运用。

物理学界的研究成果毫无疑问能带给人类极大的好处，并推动社会的发展和进步。所以说物理与我们的生活息息相关，将来打算投身于物理学研究的同学们自然要在现在学好物理，而将来打算在其他领域一显身手的同学们也要为了跟上时代的步伐而学好物理。

资料来源：维基百科（https://www.wendangku.net/doc/2417183111.html,/）

铁血军事网（https://www.wendangku.net/doc/2417183111.html,/）

高中物理选修3-1 人民教育出版社课程教材研究所

例谈几种常见加速器的工作原理

例谈几种常见加速器的工作原理 浙江奉化中学 王军明 加速器的全称是“带电粒子加速器”,顾名思义，它是利用电磁场加速带电粒子的装置。带电粒子包括电子、质子、α粒子和各种离子。加速器将电磁能量转移给带电粒子,使带电粒子速度加快,能量增高。自1931年首台静电加速器问世以来，这种作为探索原子核结构而发展起来的粒子加速器得到迅速的发展。加速器类型已增加到20多种。数量已达五千多台。按粒子在加速过程中的轨迹和加速原理相结合的分类方法：可分为高压加速器、感应加速器、直线加速器和回旋加速器。04年高考又把“回旋加速器”列入考试大纲，所以本文结合例题简单谈谈这几类加速器的工作原理。 一、高压加速器 高压加速器是利用直流电场加速带电粒子的加速器。这类加速器结构简单，造价低廉。 例1、串列加速器是用来产生高能离子的装置。如图（一）中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b 处有很高的正电势U,a 、c 两端均有电极接地（电势为零）。现 将速度很低的负一价碳离子从a 端输入，当离子到达b 处时， 可被设在b 处的特殊装置将其电子剥离，成为n 价正离子， 而不改变其速度大小，这些正n 价碳离子从c 端飞出后进入 一与其速度方向垂直的、磁感应强度为B 匀强磁场中，在磁 场中做半径为R 的圆周运动，已知碳离子的质量 kg m 26100.2-?=，v U 5105.7?=，,2,50.0==n T B 基 元电荷c e 19106.1-?=,，求R. 解析：设碳离子到达b 处时的速度为1v ,从c 端射出时的速度为2v ，由能量关系得eU mv =2121 ……①，neU mv mv +=21212221……②，进入磁场后，碳离子做圆周运动，可得R v m B nev 222=……③ ， 由以上三式可得 e n mU nB R )1(21+=……④ ， 由④式及题给数值可得R=0.75m 二、感应加速器 例2，电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场加速电子的。在圆形磁铁两极之间有一环形真空管，用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场，从而在环形室内产生很强的电场，使电子加速。被加速的电子同时在洛仑兹力的作用下沿圆形轨道运动。在10-1ms 内电子已经能获得很高的能量了。最后把电子引入靶室，进行实验工作。北京正负电子对撞机的环行周长为=240m,加速后电子在环中做匀速圆周运动的速率接近光速，其等效电流大小I=8mA,则环中约有多少个电子在运行？ 解析：一周内每个电子通过每一截面一次，设电子个数为N,周期为T.则,T Ne I =c L T =,

加速器原理总结

加速器原理总结 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

加速器原理总结 第一章：绪论 1、加速器的分类： 1) 按加速粒子的种类分: ①电子加速器;②离子加速器;③全粒子加速器. 2) 按粒子运动轨道形状分: ①直线加速器;②回旋加速器;③环形加速器. 3) 按加速电场的种类分 ①高压;②感应;③高频共振加速器; 2、加速器束流品质 （1）粒子的品种（电子、离子、全粒子） （2）束流能量及可调范围; （3）束流的能散度：E E ? （4）束流强度及时间特性：I，直流束或脉冲束。 （5）束流的发射度： ' (,) S r r ε π =() mm mrad ? 3、粒子运动参数的相对论表达式 相对速度：v c β= 粒子质量： m= 粒子能量：

2 0mc ε=; 22 mc ε== = 001)W εεε=-=- 2 0() w P mv m c mc c c βεβ β+==== 由：22 mc ε== = 1 2 220 ()βεεε=- ? 1112222 2 00001122000111()[()()][()]11 [(2)][(2)]P w c c c w w w c c εεεεεεεεεεεε=-=-+=+=-+=+ 第二章 带电粒子的产生→电子枪和离子源 1、电子枪-基本结构和工作原理 （1）热发散电子枪的结构及工作原理 （2）场致式电子枪的结构及工作原理 2、离子源-基本结构和工作原理 （1）高频离子源的结构及工作原理; （2）双等离子源的结构及工作原理; （3）ECR 离子源的结构及工作原理. （4）离子源中产生等离子体的基本过程：电离、离解过程；复合过程；动态平衡。 3、离子源的束流品质 （1）束流强度； （2）束流的发射度；

电磁理论

电磁理论 自人们发现电现象、磁现象、电磁感应现象以来，对电、磁和电磁感应现象进行了深入广泛的研究，发现了电磁之间的关系及其规律，形成了完整、系统的电磁理论。电磁理论促进了科学技术的发展，有力的推动了社会的进步。电磁理论认为：变化着的电场伴随变化着的磁场，变化着的磁场也伴随变化着的电场。 麦克斯韦电磁理论基础的电学和磁学的经验定律包括：静电学的库仑定律，涉及磁性的高斯定理，关于电流的磁性的安培定律，法拉第电磁感应定律。麦克斯韦把这四个定律予以综合，导出麦克斯韦方程，该方程预言：变化的电磁场以波的形式向空间传播. 麦克斯韦电磁场理论的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来，建立了完整的电磁场理论体系。这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。 麦克斯韦方程组是由四个微分方程构成，： （1）描述了电场的性质。在一般情况下，电场可以是库仑电场也可以是变化磁场激发的感应电场，而感应电场是涡旋场，它的电位移线是闭合的，对封闭曲面的通量无贡献。 （2）描述了磁场的性质。磁场可以由传导电流激发，也可以由变化电场的位移电流所激发，它们的磁场都是涡旋场，磁感应线都是闭合线，对封闭曲面的通量无贡献。 （3）描述了变化的磁场激发电场的规律。 （4）描述了变化的电场激发磁场的规律。 麦克斯韦方程都是用微积分表述的，涉及到的方程包括： 1. 安培环路定理，就是磁场强度沿任意回路的环量等于环路所包围电流的代数和。 2.法拉第电磁感应定律，即电磁场互相转化，电场强度的弦度等于磁感应强度对时间的负偏导。 3.磁通连续性定理，即磁力线永远是闭合的，磁场没有标量的源，麦克斯韦表述是：对磁感应强度求散度为零。 4.高斯定理，穿过任意闭合面的电位移通量，等于该闭合面内部的总电荷量。麦克斯韦：电位移的散度等于电荷密度。 高斯定理 高斯定理1 矢量分析的重要定理之一。 穿过一封闭曲面的电通量与封闭曲面所包围的电荷量成正比。 换一种说法：电场强度在一封闭曲面上的面积分与封闭曲面所包围的电荷量成正比 由于磁力线总是闭合曲线，因此任何一条进入一个闭合曲面的磁力线必定会从曲面内部出来，否则这条磁力

电磁加速器的原理及应用

电磁加速器的原理及应用 摘要： 当代物理学发展极其迅速，各种新奇的机械装置都是层出不穷，极大地提高了我们的生活水平，并且节约了能源。这都要归功于人类的智慧以及对物理学的深入研究。电磁学作为物理学中的一大板块，对人类来说自然是很重要而且极具发展前途的，依据电磁学的原理,人们已经制出了包括电磁铁起重机、电视的显像管、回转加速器和电磁加速器等等的一系列应用到电磁感应的原理来工作的装置。其中的电磁加速器是现在各个大国都在研究的热门领域，利用电磁加速可以在更加环保的条件下获得更好的加速效果，在战略性武器和航空航天领域都有着十分广阔的前景。下面我们来探究一下电磁学原理在电磁加速器中的应用。 关键词： 物理学、电磁学、电磁加速器、原理及应用、前景； 正文： 要了解电磁加速器的原理，首先要了解电磁学的原理和什么是电磁加速器。 需要了解的电磁学知识： 1. 电流磁效应：通电导体周围会形成磁场，由丹麦物理学家奥斯特提出。 2. 安培力：通电导体在磁场中所受的磁场力，为纪念物理学家安培而得以命名。 3. 磁感应强度：描述磁场强弱的物理量，符号B 。磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号T ，1 T =1 N/A ·m 。 4. 判断电流周围磁感应强度方向的右手定则和判断安培力方向的左手定则，由科学家们通过观察并总结而得，原理较简单，在此不做详细说明。 电磁加速器：利用电磁力提升和推动物体,或者把物体加速到超高速 ( > 3km/s )的装置。基本原理如图。 电源 物体 电流 电流 电流 开关 导轨 导轨 回 路 导轨 电枢 磁感线 电流 图１

如图，高压电源，开关，导轨和物体（若物体本身不导电，则在物体底面加上一个可以导电的电枢）组成回路（如图1），使两导轨有反向电流通过，根据安培右手定则可知导轨中间会产生很大的同向磁场（如图2，方向向下），再根据左手定则，可知电枢受一个如图2所示的，方向向前的力Ｆ。 根据安培力公式： Ｆ＝ＩＬＢ 又根据动量定理： ｖ＝Ｆｔ／ｍ 可知加速物体至一个很大的速度，需要有足够长的导轨（提供时间）和足够大的电流，并尽可能减少轨道与物体间的摩擦。 这便是简单的电磁加速器的原理。 接下来就来看看电磁加速器的应用吧，高端的技术只有用在合适的地方才能凸显其高端所在。 应用一：电磁轨道炮 电磁轨道炮（磁轨炮）我们经常在很多影视作品中看到，我们也为其绚丽的效果和巨大杀伤力所震骇。而在实际中，各国也将磁轨炮的发展作为重点研究对象。磁轨炮作为一种利用电磁发射技术制成的一种先进的高科技设备在许多发面都有着重要的应用，而与传统的大炮在原理上有着重要的区别。 美国于1982年研制成功实验级磁轨炮,弹丸质量317g 、初速4200m/ s 。 1992 年夏,美国研制成功世界上第一套完整的9MJ 靶场磁轨炮,并在陆军试验场进行了发射试验,迈出了电磁炮走出实验室的第一步。该炮是一个连续发射物体 图２

工程光学习题参考答案第十章 光的电磁理论基础

第十章 光的电磁理论基础 解：（1）平面电磁波cos[2()]E A t c πν?=-+ 对应有14 62,10,,3102 A Hz m π ν?λ-=== =?。 （2）波传播方向沿z 轴，电矢量振动方向为y 轴。 （3）B E → → 与垂直，传播方向相同，∴0 By Bz == 814610[210()] z Bx CEy t π π===??-+ 解：（1）215 cos[2()]10cos[10()]0.65E A t t c c πν?π=-+=- ∴15 14 210510v Hz πνπν=?=? 72/2/0.65 3.910n k c m λππ-===? （2）8 714310 1.543.910510 n c c n v λν-?====??? 3.在与一平行光束垂直的方向上插入一片透明薄片，薄片的厚度0.01h mm =,折射率n=1.5, 若光波的波长为500nm λ=,试计算透明薄片插入前后所引起的光程和相位的变化。 解：光程变化为 (1)0.005n h mm ?= -= 相位变化为)(202500 10005.026 rad πππλδ=??= ? = 4. 地球表面每平方米接收到来自太阳光的功率为 1.33kw,试计算投射到地球表面的太阳光 的电场强度的大小。假设太阳光发出波长为600nm λ=的单色光。 解：∵2201 2 I cA ε= = ∴1 320 2()10/I A v m c ε= 5. 写出平面波8 100exp{[(234)1610]}E i x y z t =++-?的传播方向上的单位矢量0k 。

解：∵ exp[()]E A i k r t ω=- x y z k r k x k y k z ?=?+?+? 0000000000 2,3,4234x y z x y z k k k k k x k y k z x y z k x y z ===∴=?+?+?=++=+ 6. 一束线偏振光以45度角从空气入射到玻璃的界面，线偏振光的电矢量垂直于入射面，试 求反射系数和透射系数。设玻璃折射率为1.5。 解：由折射定律 1 2211221122111122sin sin cos 1.5cos cos 0.3034cos cos 22cos 0.6966cos cos s s n n n r n n n t n n θθθθθθθθθθ= =∴=--∴==-+===+ 7. 太阳光（自然光）以60度角入射到窗玻璃（n=1.5）上，试求太阳光的透射比。 解： 22 2221 2 1112222221 22 111212sin sin 212111.54cos 4sin cos 30.8231cos sin () 2 cos 4sin cos 0.998cos sin ()cos ()() 0.91 2 s p s p n n ocs n n n n θθθθθθτθθθθθθτθθθθθτττ==∴=??= ?==+=?=+-+∴= = 8. 光波以入射角1θ从折射率为1n 介质入射到折射率为2n 的介质，在两介质的表面上发生反

电磁学在生活中的应用

电磁学在生活中的应用 材料与化学工程学院 高分子材料与工程 541004010122 李祥祥

电磁学在生活中的应用电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。 电磁学在生活中应用也比较广泛，下面举例说明电磁学在生活中应用。 指南针 指南针是用以判别方位的一种简单仪器。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的北极，利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。地球是个大磁体，其地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。指南针在地球的磁场中受磁场力的作用，所以会一端指南一端指北。电磁炉 电磁炉作为厨具市场的一种新型灶具。它打破了传统的明火烹调方式采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具铁原子高速无规则运动，原

子互相碰撞、摩擦而产生热能（故：电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具，所以热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍）使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。因此，在电磁炉较普及的一些国家里，人们誉之为“烹饪之神”和“绿色炉具”。 电磁炉工作过程中热量由锅底直接感应磁场产生涡流来产生的，因此应该选择对磁敏感的铁来作为炊具，由于铁对磁场的吸收充分、屏蔽效果也非常好，这样减少了很多的磁辐射，所以铁锅比其他任何材质的炊具也都更加安全。此外，铁是对人体健康有益的物质，也是人体长期需要摄取的必要元素。 电磁起重机 电磁起重机是利用电磁原理搬运钢铁物品的机器。电磁起重机的主要部分是磁铁。接通电流，电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方。切断电流，磁性消失，钢铁物品就放下来了。电磁起重机使用十分方便，但必须有电流才可以使用，可以应用在废钢铁回收部门和炼钢车间等。 利用电磁铁来搬运钢铁材料的装置叫做电磁起重机。电磁起重机能产生强大的磁场力，几十吨重的铁片、铁丝、铁钉、废铁和其他各种铁料，不装箱不打包也不用捆扎，就能很方便地收集和搬运，不但

电磁学赵凯华答案第6章麦克斯韦电磁理论

1 一平行板电容器的两极板都是半径为的圆导体片，在充电时，其中电场强度的变化率为： 。试求：（1）两极板间的位移电流；（2）极板边缘的磁感应强度。 解: （1）如图所示,根据电容器极板带电情况，可知电场强度的方向水平向右（电位移矢量 的方向与的方向相同）。因电容器中为真空，故。忽略边缘效应，电场只分布在两板之间的空间内，且为匀强电场。 已知圆板的面积，故穿过该面积的的通量为 由位移电流的定义式，得电容器两板间位移电流为 因，所以的方向与的方向相同，即位移电流的方向与的方向相同。 （2）由于忽略边缘效应，则可认为两极板间的电场变化率是相同的，则极板间的位移电流是轴对称分布的,因此由它所产生的磁场对于两板中心线也具有轴对称性。 在平行板电容器中沿极板边缘作以半径为的圆，其上的大小相等，选积分方向与方向一致，

则由安培环路定理可得（全电流） 因在电容器内传导电流，位移电流为，则全电流为 所以极板边缘的磁感应强度为 根据右手螺旋定则，可知电容器边缘处的磁感应强度的方向，如图所示。 2 一平行板电容器的两极板为圆形金属板，面积均为，接于一交流电源时，板上的电荷随时间变化，即。试求：（1）电容器中的位移电流密度的大小；（2）设为由圆板中心到该点的距离，两板之间的磁感应强度分布。 解: （1）由题意可知，，对于平行板电容器电位移矢量的大小为 所以，位移电流密度的大小为 （2）由于电容器内无传导电流，故。又由于位移电流具有轴对称性，故可用安培环路求解磁感应强度。 设为圆板中心到场点的距离，并以为半径做圆周路径。 根据全电流安培环路定理可知通过所围面积的位移电流为

所以.最后可得 3. 如图（a）所示，用二面积为的大圆盘组成一间距为的平行板电容器，用两根长导线垂直地接在二圆盘的中心。今用可调电源使此电容器以恒定的电流充电，试求：（1）此电容器中位移电流密度；（2）如图（b）所示，电容器中点的磁感应强度；（3）证明在此电容器中从半径为﹑厚度为的圆柱体表面流进的电磁能与圆柱体内增加的电磁能相等。 解:（1）由全电流概念可知，全电流是连续的。 电容器中位移电流密度的方向应如图（c）所示，其大小为 通过电源给电容器充电时，使电容器极板上电荷随时间变化，从而使极板间电场发生变化。 因此，也可以这样来求： 因为由于，因此所以

感应加速器的原理和技术

感应加速器的原理和技术 张伦 （国防科大三院三队，长沙，410072） 摘要：简要分析了回旋加速器存在的缺陷，说明了感应加速器的原理，并对相关技术进行了初步的探究。 关键词：感应加速器 1 问题的提出 目前，粒子加速器按照粒子加速过程中路径的不同可分为直线型和曲线形，在中学的学习中，我们简要的了解了直线型加速器和劳伦兹回旋加速器的相关原理。劳伦兹加速器能够实现在小范围内利用较低电压加速粒子的目的，减少了加速器的建造成本和体积，但是劳伦兹加速器在粒子加速上有不可避免的自身缺陷： 最初发明回旋加速器的思想是：粒子在无场的D 型盒内转半个周期的时间，必须严格等于D 型间隙的加速场变化半个周期的时间。可是实际上，考虑高速情况下粒子质量的相对论效应，粒子在磁场中的旋转周期是随着粒子能量的增长而增长的。[1] ZeB m T c π2= （1） 2/120)1(β-=m m ~质量相对论效应 （2） 另一方面由于磁感应强度B 沿着半径增大而减小，两者更加大了在粒子加速过程中旋转周期c T 与加速电场周期间的差距。从而使粒子 不能与加速电场“谐振”而导致在电场中减速，限制了最大速度。

2 解决原理 由电磁感应定律可知：随时间变化的磁感应强度B 会感生涡旋电场，其大小和分布由下式决定： t B E ??-=?? （3） 在电子感应加速器中，通常采用轴对称分布的磁场，因此涡旋电场的形状是闭合的圆环，电场的方向则与磁感应强度增长的所组成的右手螺旋系统方向相反。由于涡旋电场的性质，进入到电场区并符合一定初始条件的粒子，有可能被这样的涡旋电场连续的加速而获得较大的速度，并且在这个过程中不受粒子质量相对论效应的影响。这样就克服了回旋加速器的速度限制。 3、感应加速器原理和技术 3.1沿恒定轨道加速电子的条件 在轨道附近的环形狭窄区域，设置了迫使电子做圆周运动的导引磁场，为了使电子在加速过程中沿一个恒定的轨道运动，必须是导引磁场强度)(0 t B R 随时间的增长率与粒子动量)(t P 的增长率之间保持平衡，由此决定粒子加速过程中运动的平衡轨道[2]，下面我们探究两者之间关系： 粒子在磁场中作圆周运动，洛伦兹力提供向心力，满足 )()()(020 2t B t ev R t mv R = （4） 即 ) ()(00t eB t P R R = （5）

电磁场基本理论

电磁场基本理论 安培环路定理在恒定电流的磁场中，磁感强度沿任何闭合路径的线积分等于此路径所环绕的电流的代数和的μ0倍。这是非常基本的定律 安培载流导线在磁场中所受的作用力。 毕奥-萨伐尔定律实验指出，一个电流元Idl产生的磁场为 场强叠加原理电场中某点的电场强度等于各个电荷单独在该点产生的电场强度的叠加(矢量和)。主要是积分表达式 磁场叠加原理空间某一点的磁场(以磁感强度示)是各个磁场源(电流或运动电荷)各自在该点产生的磁场的叠加(矢量和)。 磁场能量密度单位磁场体积的能量。 磁场强度是讨论有磁介质时的磁场问题引入的辅助物理量，其定义是 磁场强度的环路定理沿磁场中任一闭合路径的磁场强度的环量(线积分)等于此闭合路径所环绕的传导电流的代数和。 磁畴铁磁质中存在的自发磁化的小区域。一个磁畴中的所有原子的磁矩(铁磁质中起主要作用的是电子的自旋磁矩)可以不靠外磁场而通过一种量子力学效应(交换耦合作用)取得一致方向。 磁化在外磁场作用下磁介质出现磁性或磁性发生变化的现象。 磁化电流(束缚电流) 磁介质磁化后，在磁介质体内和表面上出现的电流，它们分别称作体磁化电流和面磁化电流。 磁化强度单位体积内分子磁矩的矢量和。 磁链穿过一个线圈的各匝线圈的磁通量之和称作穿过整个线圈的磁链，又称"全磁通"。 磁屏蔽闭合的铁磁质壳体可有效地减弱外界磁场对壳内空间的影响的作用称作磁屏蔽。 磁通连续原理(磁场的高斯定理) 在任何磁场中，通过任意封闭曲面的磁通量总为零。 磁通量通过某一面积的磁通量的概念由下式定义 磁滞伸缩铁磁质中磁化方向的改变会引起介质晶格间距的改变，从而使得铁磁质的长度和体积发生改变的现象。 磁滞损耗铁磁质在交变磁场作用下反复磁化时的发热损耗。它是磁畴反复变向时，由磁畴壁的摩擦引起的。 磁滞现象铁磁质工作在反复磁化时，B 的变化落后于H的变化的现象。 D的高斯定理通过任意闭合曲面的电位移通量等于该闭合面所包围的自由电荷的代数和。其表示式是带电体在外电场中的电势能即该带电体和产生外电场的电荷间的相互作用能。 电场能量密度电场中单位体积的能量 电场强度电场中某点的电场强度 ( 简称场强)的大小等于位于该点的单位正电荷(检验电荷)所受的电场力的大小，方向为该正电荷所受电场力的方向。 电场线数密度通过垂直于电场强度的单位面积的电场线的条数。返回页首 电磁波的动量密度单位体积的电磁波具有的动量，表示式为: 电磁波的能量密度电磁波的单位体积的能量，其大小为 电磁波的能流密度(坡印廷矢量) 单位时间内通过与电磁波传播方向垂直的单位面积的电磁波的能量，其表示式为， 电磁场方程组麦克斯韦综合了电磁场的所有规律提出表述电磁场普遍规律的方程组。其积分形式是， (1)电场的高斯定理 (2)磁场的高斯定理 (3)电场的环路定理 (4)磁场的环路定理即全电流定律 电磁单位制的有理化在库仑定律的表示式中引入"4p"因子的作法，称作单位制的有理化。这样作可使

电磁场理论的基本概念

第十三章 电磁场理论的基本概念 历史背景：十九世纪以来，在当时社会生产力发展的推动下，电磁学得到了迅速的发展： 1． 零星的电磁学规律相继问世（经验定律） 2． 理论的发展，促进了社会生产力的发展，特别是电工和通讯技术的发展→提出了建立理论的要求，提 供了必要的物质基础。 3． ＊（Maxwell,1931~1879）麦克斯韦:数学神童，十岁进入爱丁堡科学院的学校，十四岁获科学院的数 学奖； 1854，毕业于剑桥大学。以后，根据开尔文的建议，开始研究电学,研究法拉第的力线； 1855，“论法拉第的力线”问世，引入δ =???H H ，同年，父逝，据说研究中断； 1856，阿贝丁拉马利亚学院的自然哲学讲座教授，三年； 1860，与法拉第见面； 1861－1862，《论物理力线》分四部分发表；提出涡旋电场与位移电流的假设。 1864，《电磁场的动力理论》向英国皇家协会宣读； 1865，上述论文发表在《哲学杂志》上； 1873，公开出版《电磁学理论》一书，达到顶峰。这是一部几乎包括了库仑以来的全部关于电磁研究信息的经典著作；在数学上证明了方程组解的唯一性定理，从而证明了方程组内在的完备性。 1879，去世，48岁。（同年爱因斯坦诞生） ＊ 法拉第－麦克斯韦电磁场理论，在物理学界只能被逐步接受。它的崭新的思想与数学形式，甚至象赫姆霍兹和波尔兹曼这样有异常才能的人，为了理解消化它也花了几年的时间。 §13－1 位移电流 一． 问题的提出 1. 如图，合上K ， 对传I l d H :S =?? 1 对传I l d H :S =?? 2 2. 如图，合上K ，对C 充电： 对传I l d H :S =?? 1 对02=??l d H :S 3. M axwell 的看法：只要有电动力作用在导体上，它就产生一个电流，……作用在电介质上的电动力，使它的组成部分产生一种极化状态，有如铁的颗粒在磁力影响下的极性分布一样。……在一个受到感应的电介质中，我们可以想象，每个分子中的电发生移动，使得一端为正，另一端为负，但是依然和分子束缚在一起，并没有从一个分子到另一个分子上去。这种作用对整个电介质的影响是在一定方向上引起的总的位移。……当电位移不断变化时，就会形成一种电流，其沿正方向还是负方向，由电位移的增大或减小而定。”这就是麦克斯韦定义的位移电流的概念。

电磁场理论发展历史及其在现代科技中的应用

电磁场理论发展历史及其在现代科技中的应用 摘要：电磁场理论在现代科技中有着广泛的应用。现代电子技术如通讯、广播、导航、雷达、遥感、测控、嗲面子对抗、电子仪器和测量系统，都离不开电磁场的发射，控制、传播和接收；从工业自动化到地质勘测，从电力、交通等工业农业到医疗卫生等国民经济领域，几乎全都涉及到电磁场理论的应用。不仅如此，电磁学一直是，将来仍是新兴科学的孕育点。在本文中主要介绍电磁场理论发现和发展的历史以及在现代科技中的也应用。 关键词：电磁学电磁场理论现代科技 对电磁场现象的研究是从十六世纪下半叶英国伊莉莎白女王的试医官吉尔伯特开始，然而他的研究方法很原始，基本上是定性地对现象的总结。对电磁场的近代研究是从十八世纪的卡文迪许、库伦开始，他们开创了用测量仪器对电磁场现象做定量的规律，引起了电磁场从定性到定量的飞跃。 库仑定律的建立基于英国科学家卡文迪许在1772年做的一个一个电学实验，他用一个金属球壳使之带电，发现电荷全部分布在球壳的外表面，球腔中任何一点都没有电的作用。库伦定律揭示了电荷间的静电作用力与它们之间的距离平方成反比。安培在假设了两个电流元之间的相互作用力沿着它们的连线之间的作用力正比于它们的长度和电流强度，而与它们之间的距离的平方成反比的公式，即提出了著名的安培环路定理。基于这与牛顿万有引力定律十分类似，.泊松、.高斯等人仿照引力理论，对电磁现象也引入了各种场矢量，如电场强度、电通量密度（电位移矢量）、磁场强度、磁通密度等，并将这些量表示为空间坐标的函数。但是当时对这些量仅是为了描述方便而提出的数学手段，实际上认为电荷之间或电流之间的物理作用是超距作用。 直到M.法拉第,他认为场是真实的物理存在,电力或磁力是经过场中的力线逐步传递的，最终才作用到电荷或电流上。他在1831年发现了著名的电磁感应定律，并用磁力线的模型对定律成功地进行了阐述，但是电磁感应定律的确认是在1851年，这一过程花了20年。1846年,M.法拉第还提出了光波是力线振动的设想，为以后麦克斯韦从数学上建立电磁场理论奠定了基础。.麦克斯韦继承并发展了法拉第的这些思想，仿照流体力学中的方法，采用严格的数学形式,将电

加速器原理及应用教学大纲

《加速器原理及应用》教学大纲 Principle of Accelerator 一、课程基本信息 课程名称：加速器原理及应用 Principle of Accelerator 课程代码：0805080220201 课程类别：专业课 学时：40学时 学分：3个学分 考核方式：考查 二、教学目的及要求 本课程重点讲述加速器基本概念、基本原理及其应用.希望学生通过本课程学习,深入了解各类加速器的工作原理、结构性能特点、及其主要应用领域. 三、教材 《加速器物理基础》陈佳洱编著，原子能出版社，1993年。 四、参考文献 1、《加速器原理》，徐建铭编著，科学出版社，1973年 2、《粒子加速器原理》, 杜伟燮编著，原子能出版社，1984年 3、《神通广大的射线装置-带电粒子加速器》,方守贤编著，清华大学出 版社，2001年 4、《加速器理论》，刘乃泉主编，清华大学出版社，2004年 五、先修课程 要求学生具备《高等数学》、《大学物理》、《数学物理方法》、《线性代数》、《电动力学》、《理论力学》、《高频电子学》等课程基础。 六、成绩评定 平时成绩、期末成绩各占30%和70%。 七、主要教学内容

第一章绪论(4学时) 一、加速器的基本构成 二、加速器的发展简史 三、加速器的分类 四、加速器的应用 五、粒子运动参量的相对论述 第二章带电粒子源(4个学时) 一、带电粒子束的主要参数 二、离子源的工作原理及结构 三、离子源的主要类型 四、电子和正电子源 第三章高压加速器(4学时) 一、概述 *二、高压发生器 三、高压电场与绝缘介质 四、加速管 五、高压加速器的其它技术 *六、典型高压加速器及其应用 第四章带电粒子在恒定磁场中的运动与聚焦(4学时) 一、粒子的封闭轨道和运动方程 二、带电粒子在均匀磁场中的运动方程 三、带电粒子在常梯度磁场中的运动 四、带电粒子在交变梯度磁场中的运动 第五章感应型加速器(4学时) *一、电子感应加速器工作原理 二、电子感应加速器的结构 三、电子束的性能及电子感应加速器的应用 四、直线感应加速器 第六章回旋加速器(8学时) 一、前言

加速器原理总结

加速器原理总结 第一章：绪 论 1、加速器的分类： 1) 按加速粒子的种类分: ①电子加速器;②离子加速器;③全粒子加速器. 2) 按粒子运动轨道形状分: ①直线加速器;②回旋加速器;③环形加速器. 3) 按加速电场的种类分 ①高压;②感应;③高频共振加速器; 2、加速器束流品质 （1）粒子的品种（电子、离子、全粒子） （2）束流能量及可调范围; （3）束流的能散度： E E ? （4）束流强度及时间特性：I ，直流束或脉冲束。 （5）束流的发射度：'(,) S r r επ = ()mm mrad ? 3、粒子运动参数的相对论表达式 相对速度：v c β= 粒子质量：0 1m β =- 粒子能量：

2 0mc ε=; 22 mc ε== = 001)W εεε=-= 2 0() w P mv m c mc c c βεβ β+==== 由：22 mc ε== = 1 2 220 ()βεεε=- ? 1112222 2 00001122000111()[()()][()]11 [(2)][(2)]P w c c c w w w c c εεεεεεεεεεεε=-=-+=+=-+=+ 第二章 带电粒子的产生→电子枪和离子源 1、电子枪-基本结构和工作原理 （1）热发散电子枪的结构及工作原理 （2）场致式电子枪的结构及工作原理 2、离子源-基本结构和工作原理 （1）高频离子源的结构及工作原理; （2）双等离子源的结构及工作原理; （3）ECR 离子源的结构及工作原理. （4）离子源中产生等离子体的基本过程：电离、离解过程；复合过程；动态平衡。 3、离子源的束流品质 （1）束流强度； （2）束流的发射度；

电磁学原理及其应用

电磁学原理及其应用 摘要：本文简介了电磁学的发展史，通过阐述磁悬浮技术，微波炉，磁卡技术中的电磁学原理，进一步探讨其中的科学方法及给我们带来的启示，揭示电磁学在生产生活中的重要性。关键字：电磁波微波排斥吸引 电磁现象是一种极为普遍的自然现象，人类对电磁现象的认识、研究以至利用，经历了 相当长的时期。在春秋战国时期，我国人民已对天然磁石（Fe 3O 4 ）有了认识，战国时期《韩 非子》中有“司南”和《吕氏春秋》中有“慈石召铁”的记载。对电磁的近代研究应该从18 世纪的库伦（C.A.de Coulomb）开始，建立了库仑定量定律，标志着电 磁学进入了严密科学的阶段。1820年，奥斯特发现的电流磁效应，揭示 了电现象和磁现象之间的联系。安培则根据当时的一系列实验，提出磁 现象的本质是电流，物质的磁性来源于分子电流的看法，得出了电流元 之间相互作用力的规律——安培定律。1831年，法拉第发现了电磁感应 现象，是第一次明确提出了场的概念，进一步揭示了电与磁的联系。19 世纪60年代麦克斯韦（J.C.Maxwell）总结了前人的研究结果，提出感 生电场和位移电流的假设，建立了以麦克斯韦方程组为基础的麦克斯韦像完整的、宏观的电磁场理论，以及1887年赫兹（H.R.Hertz）做了一系列电磁波实验，最终使电磁学成为一门统一的学科。 电磁学主要研究电荷产生电场和电流产生磁场的规律；电场、磁场对电荷、电流作用的 规律；电场和磁场的相互联系及其运动变化的规律；电路的导电规律；以及电磁场的各种效 应等等。由于电磁现象的普遍存在和广泛应用，电磁学已经成为科学技术的重要基础，电工学、电子学以及其他与电有关的科学往往都是以电磁学为基础建立和发展起来的。 下面将阐述电磁学几大重要基本原理及其应用。 一．同级相吸异极相斥——磁悬浮列车 磁悬浮列车利用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”的原理，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全 脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮 列车”，亦称之为“磁垫车”。 由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙，并使导轨钢板的排斥力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。 通俗的讲就是，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变为电磁体。由于它

电磁学在工程技术中的应用

电磁学原理在工程技术中的应用 尚永军(11) (黑龙江科技学院电气与信息工程学院电气10-6班) 摘要:电磁学在我们的生活中应用的十分广泛，电磁学在磁悬浮列车（MAGLEV）上的应用是电磁在工程技术上达到了一个新的高潮。磁悬浮列车是一种新型的高速有轨地面运输系统，开创了铁路运输史上的新时代。论述磁悬浮列车应用电磁学的基本原理，探讨一些有待进一步完善的方面，并给出相关建议，最终对其发展前景作出评价。 关键词：磁悬浮，超导，摩擦，常导型，超导型 The principle of electromagnetism applications in engineering Shang Yongjun（11） Heilongjiang Insitute of Science and Technology Institute of electrical and information engineering electrical(6)class Abstract：Electromagnetism in our life application is very extensive, electromagnetism in MAGLEV train（磁悬浮列车）application in engineering technologies are electromagnetic met a new high. Maglev train is a new high-speed rail ground transportation system, pioneered the railway transport in the history of new era. Discusses maglev train, the basic principle of application electromagnetism about some of the aspects should be further improved, and gives corresponding Suggestions finally the development prospect is evaluated. Key words：Maglev, superconducting, friction,normal conduction，supperconduction 0引言：磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。磁悬浮列车是目前陆地上最快的交通工具，它被认为是

谈谈电磁学在电磁炉中的应用

谈谈电磁学在电磁炉中的应用 姓名：丘燕红 班级：09计科（S） 摘要：当人们对电磁的理论探索发展到一定的阶段后，人们开始了对电磁应用的探索，现如今，电磁学在我们生活中随处可见，但是，我们探索的脚步却不随之停下。现在，我们就来看看，人们是怎么运用磁场感应的原理设计了电磁炉。关键词：电磁炉的定义、工作原理、主要构成、分类，电磁炉的优点、缺点 正文： 电磁炉定义： 电磁炉（又名电磁灶）--是现代厨房革命的产物，是无需明火或传导式加热的无火煮食厨具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具（炉具）。电磁炉的原理 电磁炉作为厨具市场的一种新型灶具。它打破了传统的明火烹调方式采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能（故：电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具，所以热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍）当有一导磁性金属面放置于回路线圈上方时，此时金属面就会感应电流。因为金属面上有电阻，因此感应的电流就会使金属面产生热能，使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。感应的电流越大则所产生的热量就越高，煮熟食物所需的时间就越短。要使感应电流越大，则穿越金属面的磁通变化量也就要越大，当然磁场强度也就要越强。这样一来，原先通予交流电的线圈就需要越多匝数缠绕在一起。 电磁炉的原理图如下：

其工作过程： 电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变成超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频较比那磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源。 电磁炉的主要构成 电磁炉主要有两大部分构成：电子线路部分及结构性包装部分。电子线路部分包括：功率板、主机板、灯板、线圈盘及热敏支架、风扇马达等。结构性包装部分包括：瓷板、塑胶上下盖、风扇叶、风扇支架、电源线、说明书、功率贴纸、操作胶片、合格证、塑胶袋、防震泡沫、彩盒、条码、卡通箱。 电磁炉的分类： 电磁炉按感应线圈中的电流频率分为低频和高频两大类，相比较高频电磁灶受热效率高，比较省电。按样式分类，可以分成以下三种：一、台式电磁炉（分为单头和双头两种，具有摆放方便、可移动性强等优点）；二、埋入式电磁炉（是将整个电磁炉放入橱柜面内，然后再台面上挖个洞，使灶面与橱柜台面成一个平面。业内专家认为这种安装方法只求美观，但不科学，很大一部分消费群体把电磁炉当做火锅，埋入式炒菜并不方便。）；三、嵌入式电磁炉（可适应不同锅具的需要，不再对锅具有特殊要求）。 电磁炉的优点： 具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。没有明火，能够让人们最大限度地减少由于热辐射造成的环境温度提升。做完饭的厨房再也不会成为桑拿房了。同样，由于不用燃烧，也就不会对室内氧气造成消耗，也不会产生二氧化碳和一氧化碳这些对人体有害的气体。另外，电磁炉的热源来自于锅具而不是电磁炉本身发热传导给锅具，因此，在使用时，不必担心碰到面板被烫伤。电磁炉热效率要比所有炊具的热效率高出近1倍。 电磁炉的缺点： 首先，电磁率的火力有限。通常，传统灶台的明火所产生的温度能够达到500度以上，我们中餐里讲究爆炒的大火力高温，而一般的电磁炉则望尘莫及。其次，即便是有些新型电磁炉能够在2200瓦的功率下实现“大火”，对电器环境的要求也会相应提高。也就是说，虽然使用电磁炉比使用天然气要相对更划算，但如果家里的电路达不到使用要求，也是不行的。虽然电磁波的工作频率只有几十千赫到上百千赫，但由于其工作原理，不可避免地会产生感应场和辐射场，就会对一定范围内的环境空间构成干扰与其他形式的污染…… 参考文献： 《百科知识》第108期 《电器使用说明书》 《大学物理》

电磁场与传输理论B基本概念

电磁场与传输理论B基本概念 1.1什么是右手法则或右手螺旋法则？ 1.2标量函数的梯度的定义是什么？物理意义是什么？ 1.3什么是通量？什么是环量？ 1.4矢量函数的散度的定义是什么？物理意义是什么？ 1.5矢量函数的旋度的定义是什么？物理意义是什么？ 1.6什么是拉普拉斯算子？ 1.7直角坐标系中梯度、散度、旋度和拉普拉斯算子在的表示式是怎样的？ 1.8三个重要的矢量恒等式是怎样的？ 1.9什么是无源场？什么是无旋场？ 1.10在无限大空间中是否存在既无源又无旋的场？为什么？ 2.1什么是自由空间？什么是线性各向同性的电介质？什么是线性各向同性的磁介质？什 么是微分形式欧姆定律？ 2.2电磁学的三大基本实验定律是哪三个？ 2.3穿过任一高斯面的电场强度通量与该闭合曲面所包围的哪些电荷有关？穿过任一高斯 面的电位移通量与该闭合曲面所包围的哪些电荷有关？高斯面上的场矢量与高斯面外的电荷是否有关？为什么？ 2.4磁场强度沿任一闭合回路的环量与哪些电流有关？磁感应强度沿任一闭合回路的环量 与哪些电流有关？闭合回路上的磁场强度与闭合回路以外的电流是否有关？为什么？ 2.5什么是位移电流？什么是位移电流密度？ 2.6什么是电磁场的边界条件？他们是如何得到的？在不同媒质分界面上，永远是连续的 是电磁场的哪些分量？电磁场的哪些分量当不存在传导面电流和自由面电荷时是连续的？ 2.7边界条件有哪三种常用形式？他们有什么特点？什么是理想介质？什么是理想导体？ 3.1静电场是无源场还是无旋场？ 3.2静电场边界条件有哪两种常用形式？他们有什么特点？ 3.3什么是静电场折射定律？ 3.4静电场中任一点的电位是否是唯一的？电场强度是否是唯一的？ 3.5什么是等位面？电场强度矢量与等位面有什么关系？为什么？ 3.6什么是电位的泊松方程和拉普拉斯方程？什么是电场强度的泊松方程和拉普拉斯方 程？ 3.7静电场的能量和能量密度是如何计算的？ 3.8导体的电容与哪些因素有关？与导体的电位和所带的电量是否有关？ 3.9什么是电容器？电容器的电容是如何定义的？电容器的电容与其电场储能有什么关 系？ 3.10静电场的边值问题可以分为哪三类？ 3.11什么是直接积分法？什么情况下可以采用直接积分法？直接积分法的基本步骤是什 么？ 3.12直角坐标系中一维电位分布的拉普拉斯方程的通解是怎样的？电荷均匀分布和线性分 布区域电位的通解各是怎样的？ 3.13什么是分离变量法？什么是分离常数？什么是分离方程？ 3.14直角坐标系中的分离常数有哪几个？直角坐标系中的分离方程是怎样的？ 3.15直角坐标系中的分离方程的通解与分离常数有什么关系？ 3.16直角坐标系中分离变量法的的两种常见的二维问题是指什么情况？ 3.17什么是直角坐标系中分离变量法的基本问题？ 3.18如何根据基本问题的边界条件选取通解的具体形式？