《电磁学（优秀12篇）》

《电磁学（优秀12篇）》由精心整编，希望在【电磁学论文】的写作上带给您相应的帮助与启发。

电磁学论文 1

关键词：工程电磁场；ANSYS；仿真

中图分类号：TP311 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2016）15-0164-02

“工程电磁场”是一门理论性比较强的课程，要求学生具有较好的数学基础，尤其是对场论的掌握，因此课程公式较多，并且抽象，给课程的学习增加了难度。有限元法[1-2]是求解边值问题的数值计算方法，利用有限元方法对电磁场一些简单工程问题的求解可以使工程电磁场的一些物理概念更直观更形象，有助于学生加深对基本概念的理解，提高对工程电磁场课程的学习兴趣，同时也有助于提高学生处理和解决实际工程问题的能力[3]。随着计算机理论的迅猛发展和有限元技术的逐渐成熟，不同形式的电磁场均可以通过相应的有限元软件来实现，使本来看不见、摸不到的电磁场可以通过场图的形式表达出来。学生在理论知识的基础上，通过设置不同的求解域、边界条件、分界面的衔接条件等，对比不同条件下的场图，得到更为直观和形象化的电磁场模型[4]。

1 实例

导体块嵌入理想的铁磁体中，给定的方向的电流，分析计算该导体块的磁场，能量，焦耳热损失，和洛仑磁力。

a） 方块导体的电磁计算示意图

b）方块导体的洛仑磁力计算示意图

如图1a所示，导体块的磁导率为，和电阻率，方向上的电流为。长宽高分别为：，，，导体块上下面及左面满足磁通量垂直的边界条件，在电流的入口及出口端面和右面满足磁通线平行条件。

理论计算：

2 运行结果

2.1 仿真云图

图2a、2b给出了Ansys所求导体沿x方向磁感应强度等值线图及矢量图，注意的是这些值取得都是在节点上做平均值后的数据，可看成是单元中心的值，即

等处的值。图2c、2d为导体沿x方向磁场强度等值线图及矢量图，这些值也可看成是单元中心的值

2.2 数据表格

表1给出了Ansys计算的所求导体各单元的磁场强度、磁感应强度、电流密度、焦耳热、电磁力、储能及总计，我们可以将该表和前面的计算结果比对，其符合度还是很好的。注意的是计算磁场强度和磁感应强度时应考虑各单元的中心位置。

3 结论

本文通过求一导体的电磁参数的实例，将理论计算结果与Ansys的仿真计算结果进行比对，得出了比较一致的结果。其他相关实例也可如法进行，也可应用于工程电磁场课程的仿真实验中去。将有限元法与“工程电磁场”教学相结合，通过有限元软件对电磁场问题的仿真计算，电磁场相关参数以更直观、更丰富多彩的形式展现出来，加深了学生对电磁场问题的直观认识，拓展了学生的知识面，较大的提升学生的学习兴趣及动手能力的培养。

参考文献：

[1] 王泽忠。工程电磁场[M].北京：清华大学出版社， 2004.

[2] 倪光正，杨仕友，邱捷，等。工程电磁场数值计算[M].北京：机械工业出版社， 2012.

电磁学论文范文 2

变化的电场能够在周围的空间产生磁场是麦克斯韦电磁场理论的第二个要点，也是麦克斯韦对电磁场理论的最主要的贡献．这样，不但传导电流（由电荷运动引起）能够在周围空间产生磁场，而且变化的电场（或“位移电流”）也能够在周围空间产生磁场．也就是说，产生磁场的途径有两种：电流（传导电流）或者变化的电场（或叫做“位移电流”）．甲种本的这个例子所讲的“运动电荷要产生磁潮，可以从两个层次来理解．

一、把“运动电荷要产生磁潮理解为电荷运动形成电流（传导电流），这个电流要产生磁场，这是中学生所能理解的层次．按照这种理解，这个电场是由传导电流产生的，而不是由“位移电流”产生的，即不是由变化的电场产生的．甲种本的论断是错误的．

二、从较高的层次来理解“运动电荷要产生磁潮这句话．电荷的运动是任意的，由于既有速度v，又有加速度a，这个电荷产生的电场和磁场是非常复杂的，要用电动力学的方法才能处理，一般中学生不可能理解到这一层次，而且这时在运动电荷产生的磁场中，既有由变化的电场产生的，也有由传导电流产生的，到底哪一部分主要，要视电荷的运动情况及观测点的位置而定．在电荷附近（近场区）磁场主要由传导电流产生，所以不能简单地认为“这个磁场是由变化的电场产生的”．

电磁学论文 3

关键词：课程教学组；教学团队功能；多元化教学

一、“电磁学”教学概况

自从1958年中国科学技术大学创立以来，“电磁学”就被指定为全校本科生的必修基础课，著名物理学家严济慈副校长亲自主讲，并培养了一大批青年教师。近四十年的教学积累，使“电磁学”课程的教学走向成熟。“电磁学”课程1994�

中国科学技术大学每年招收的1 800多名本科生都要学习电磁学，约分18个教学班，都是周4学时。包括理学院4个班、少年班与零零班、其他7个学院约13个班。

“电磁学”课程教学组一教学团队组成：主讲教师队伍约25人，其中年龄在55岁以上的占30％，年龄在45～55岁的占40％，年龄在45岁以下的占30％。他们来自3个物理系，教师队伍相对稳定，教学研讨活动规范，形成了一支老中青相结合的团队。

已出版两种教材，一种是物理型《电磁学》(1994、1997，高等教育出版社)，另一种是理工型《电磁学》(1997，中国科学技术大学出版社；2007，科学出版社)。计划出版《电磁学》与《电动力学》连贯的物理型教材――《电磁学与电动力学》上、下册(2008，科学出版社)。

二、发挥教学团队功能的制度保障

中国科学技术大学于1977年恢复物理基础课教研室，便成立了电磁学教学组。但是，主要的教学活动都以教研室安排为主，随着招生人数的增多，主讲物理基础课的教师开始从3个物理系安排，以教学组为单位开展教学活动的要求增强。电磁学课一贯受到全校师生的重视，电磁学教学组的教学活动也就在大家的关注下开展得最早、最好，受到学校的重视和鼓励。课程组也形成了一个相对稳定的教学集体。特别是2000年开始，学校施行学院为实体后，教研室已不复存在，理学院便进一步强化了课程教学组的功能，制定了相关的教学条例，并给教研活动以经费支持，并把电磁学教学组作为样板来抓，探索提高教学质量的新路子。学校教务处也高度重视教学组的功能，形成了相关的文件。例如，“中国科学技术大学课程建设工作实施办法”中明确规定：“课程组负责人职责是：统筹规划确立本门课程的基本框架和主要知识点；实施课程和教材建设；培养青年教师，组织必要的专题讲座、听课与试讲；管理和支配经费；接受中期检查和撰写结题报告等。”课程组每年有专项教学活动经费。极大地调动了课程组的积极性，是发挥课程组教学团队功能的制度保障。

三、教学活动规范化，培养青年教师制度化

教学研讨活动是提高教学质量的根本保证，是教学团队生命力的体现。要做到经久不衰，必须规范化。每个学期，教学组至少要开三次教学研讨会。一次是在“电磁学”教学开课的前一学期期末或开课学期的第二周，研讨教学大纲、教学内容、教学的重点及难点，安排相互观摩教学。第二次是在期中考试之前，交流本学期的教学情况、商讨期中考查试题的内容和形式，布置有关“电磁学教学课外系列讲座”的具体事宜。第三次是在期末考试之前，商讨期末试题的内容和形式，进行学期教学总结。同时，常常会按具体情况另行安排一些专题讨论。例如，已经讨论过的专题有：使用多媒体的利和弊？如何使用好多媒体？如何组织好学生课堂讨论？如何将素质教育融入“电磁学”课堂教学？采用双语教学的利和弊？等等。特别是经过几次的研讨后，对如何将素质教育融入“电磁学”课堂的教学有了明确的理解，大家达成了共识，正如爱因斯坦所论述的，“物理学不应该教成一堆技术，而应教成思想概念的诗剧。应该强调思想概念的演变，强调我们企图了解物理世界的历史，以使学生具备洞察未来的能力。”因此，我们应该在强调三基：基本概念、基本理论、基本方法的同时，适当介绍学科发展的历史，从中明白继承与创新的辩证关系、自然科学与哲学的关系：讲述精选的科学家典型的、生动的事例，传播科学精神及其高尚的人格，学习他们成功的科学研究方法，有时还需说明其局限性；认真组织好课堂讨论，培养学生的思维能力和交流能力；适时介绍与电磁学有关的最新科技成果，学用结合，开阔学生的眼界和思路。

培养青年教师的重要性是不言而喻的，它是课程组的重要职责之一，必须形成制度。“电磁学”课程教学组中有几位资深的、有丰富经验的教授，学校将他们定为讲座教授和主讲教授，他们肩负着培养青年教师的责任。学院又明确规定，自愿报名、竞争上岗，没有作过主讲的青年教师必须先跟随讲座教授或主讲教授辅导。在讲座教授或主讲教授的指导下讲授一章以上的内容，并得到由督导组和教学组选定的教授考察组实地听课评定通过，才能承担大课主讲。近十年来，“电磁学”课程组培养出十多名青年主讲教师，在保证教学质量的情况下，形成了一‘个结构合理的团队。

相互观摩教学是提高课堂教学质量的又一重要措施。我们每个教学学期都推荐大家听1～2名教师的课，也鼓励相互听课，然后在组内研讨会上分析、讨论，达到相互学习、相互激励的目的。同时，讲座教授和教学组组长有随堂听课的责任，每个教学学期听课班数占开课班数的一半以上。学校还请校督导组听课、考查，反馈意见和建议，加上学生期末给教师的评分，形成交叉评价机制，不断激励以课堂提高教学质量。

四、充分发挥教学团队功能，实行多元化教学

近十年来，我们不断探索、实行多元化教学。多元化教学的实质是将课堂教学与课外教学有机地结合起来，这只有充分发挥教学团队功能才能实现。我们的具体作法是，集体编写、不断更新电子教案，挂在学校教务处的本科生教学网站上，便于学生预习和复习。建立了e网教学网站，便于学生提问和答疑、查看教学演示动画。

组织学生在课外的时间参观相关的实验室，如“国家同步辐射实验室”、“超导托卡马克装置”、“正电子实验室”、“物质结构分析实验室”等，让学生了解电磁学在现代高新科学技术中的应用，增强学习的兴趣。

为开阔学生的眼界和学用结合，每个教学学期，我们安排4个“电磁学课外教学讲座”，聘请作相关科学研究的老师作报告，大部分报告是学科的前沿进展，并且结合了电磁学的教学内容。例如，2007年我们有3个报

告内容很新，“巨磁效应介绍――2007年物理诺贝尔奖”，“超导托卡马克――EAST的电磁原理”，“现代气体探测器中的电磁学”。以往的系列报告有“天体的磁场与起源”、“纳米材料的电磁特性”、“同步辐射加速器原理及使用”、“新的磁性材料”、“等离子体中的电磁场与托卡马克装置”、“地球、空间的磁场”、“晶体光学”、“反物质探索”、“超导材料的电磁特性”、“物质的磁性及其应用”等。

开展学生的小论文活动，让学生围绕电磁学内容自由选题，作小论文，促使他们加深对电磁学原理的理解，进行学用结合的初步尝试。并把小论文评分作为平时成绩计入总评分中，使它成为课外教学的一个重要环节。在此基础上，每个教学学期的期末前十天左右，还开展本学期全校学生的小论竞赛，由各教学班挑选最好的论文参加竞赛。名额的分配为：理学院4个班及少年、零零班每班各两名，其他班各一名，参赛学生约24名。每次聘请评委7名。赛前公布评分标准。我们的评分标准有五条：1，选题新颖，具有创新性：2，思路清晰，观点正确，推理符合逻辑；3，具有明确的结论：4，作者在论文中的贡献；5，PPT报告制作和完成情况。每个报告8分钟，答问两分钟。报告完当场给出评分，当场颁奖。一等奖3名，二等奖6名，三等奖9名，其他为优秀论文奖。奖状、奖品每年都由教务处资助。这个活动得到学生的高度重视，他们把它作为学习经历中的一个重要部分，在请老师写出国的推荐信时，常常是必写的内容。部分好的论文在老师的指导下，经过进一步的研究工作、加深后已经在专业杂志上发表。例如，“生物传感器的应用”，“新型低介电常数材料研究进展”，“DNA微阵列制备的新进展”等。我们已进行了五年的实践，报名参赛的同学越来越踊跃。目前，我校电磁学课程组的小论文竞赛活动在校内外的影响越来越大，《大学物理》杂志编辑还要求我校的小论文一等奖全部在其刊物上发表。

五、体会和展望

从中国科学技术大学的实际情况出发，我 我们的体会是：

1，要充分发挥教学团队的功能，必须要有制度保障。

2，每个团队要有由讲座教授和主讲教授组成的核心力量。他们的责、权要分明。

3，教学团队的教学活动要规范化，培养青年教师要制度化。

4，将课堂教学与课外教学有机地结合起来，即实行多元化教学，确实能有效地提高教学质量。然而，要实行多元化教学必须充分发挥教学团队的功能。

5，一花独放不是春，百花齐放春满园。只有充分发挥教学团队的功能，才可望百花齐放，也才会带来大面积甚至全面的教学质量的提升，这才真正达到国家精品课程的标准。

我们希望进一步做好以下几件事：

1，把课堂教学与演示实验、基础物理实验结合好；

2，把学生小论文与大学生研究计划结合起来；

3，办好双语教学试点班；

电磁学论文 4

关键词：新型电机；电力学体系；电力学熵；玻尔兹曼定义

中图分类号：TN86 文献标识码：A

1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流具有磁效应，展开了电磁学的研究。1821年安培提出分子电流假设，提出了电动力学。1831年英国物理学家法拉第发现电磁感应，并用它设计制造了人类第一个发电机。1873年麦克斯韦在著作《电磁学通论》中提出麦克斯韦方程组，基本完善了近代电磁学的理论体系。20世纪50年代末，人们开始研究磁流体发电。磁流体发电利用磁场实现能量转化，达到高功率、低污染的效果。本文将从磁流体发电机开始，逐渐深入探讨电力学体系，类比热力学体系，提出能够研究新型电机甚至深化电磁学理论研究的理论体系，电力学熵的概念，对一些电磁学现象进行讨论，为设计新型电机打下基础，并为电磁学理论研究提供新的思路。

一、磁流体发电机

磁流体发电机将带电的流体（离子气体或液体）以极高的速度喷射到磁场中，正负电荷受到洛伦兹力发生相对运动，利用极板收集在磁场中相对运动的正负电荷，通过电荷积累在正负极产生电势差，从而起到发电作用。

磁流体发电机极板间饱和电压研究：不同于多数文献中的推导过程，下面的推导考虑了更实际的情况，得出不同于其他文献中U=Bvd的结果。

考虑到极板间距较小，磁感应强度较大，磁流体流速大等因素，稳定运行时单位时间内输入电荷量视为定值，等效于输入恒定电流I，设i为外电路电流，q为极板电荷，c为极板电容，u为路端电压，R为外电路等效电阻，于是由电荷守恒列出极板电荷微分方程：

由基尔霍夫第二定律（KVL）可知极板间电势差=路端电压u，由一段含源电路欧姆定律可知

于是上式可化为：

显然上式是个一阶线性齐次常系数微分方程由于u、i、q都是关于时间t的函数，采用分离变量法对方程求解并代入初值i=0，t=0可以得到：

饱和电压即为

umax=IR（无限接近）

基于下文内容，新的推导结果能够支持磁流体发电机和普通发电机的稳定状态是等效的。当然，这种新型电机与传统电机也不尽相同，由于引入了电场、磁场，一些相关指标的计算和理论问题的处理不能只用电路知识解决，我们需要构建新的理论体系来研究包含场与电荷体系的新型电机。

二、对比热力学体系建立新的电力学系统

人们曾利用热力学定律研究、设计制造了一系列实用的热机，我们也可以仿照热力学体系利用已有的电磁学定律，建立一个新的电力学体系：

第零定律：等势体、稳恒电路中没有电荷交换。由稳恒条件下电流密度与时间无关得稳恒电流连续性方程可证。

第一定律：能量守恒。采用电动力学中已有的能量守恒定律表述形式：由坡印廷定理和Maxwell方程中的两式：

联立，可以得到场和电荷系统能量守恒定律表示式，其微分形式和积分形式分别为：

第二定律：电荷（正）在自况下只从电势高处移向势低处。

第三定律：热力学第三定律阐述了熵增加原理及完美晶体熵为零的结论，那么不妨假设电力学中也存在熵增加原理。当然这里的熵不是已有的热力学熵，我们不妨称为电力学熵，简称电熵，符号暂定为SE。对于绝电体系（与外界无电荷交换），dq=0，因此熵变恒为零。对于具体熵值的确定，请参看后文的电力学熵的玻尔兹曼定义。

以上3条定律构建了新电力学体系的框架，可

三、电力学熵

下面我们对定律中最重要的物理量――电熵进行讨论。

1.电熵的定义（微分形式）：设系统的电荷量为q，平均电势为Φ，则

2.电熵的物理意义：判断电学过程的自发性，或者说是否对外界造成影响。

描述场与电荷体系能够做功的程度。类似于温度升高，不能做功的能量增加；电势升高，可以做功的静电能增加。

反映电荷分布的混乱程度。不同于中性分子，电荷在导体上均匀分布时更为秩序，因为电荷分布受导体自身物理性质影响，如导体表面曲率。

3.计算：利用带电体系静电能微分方程dE=Φdq，可得Φ2dSE=-dE可见静电能自发地耗散导致电熵增加，符合实际。上文定义的电熵同克劳修斯熵一样只适用于平衡体系，因此有关电熵的计算要借助坡印廷定理及后文中的玻尔兹曼定义。但上述变换技巧是具有广泛意义的，甚至可以应用于微观，因为后文将体现Φ2具有特殊意义。

四、实际问题

电场力做功：假设在真空中有一对孤立的充满电的理想极板，让带电粒子横向通过，粒子将会受到电场力的作用发生偏转并被加速，消耗了电场的能量。由电容器静电能公式

可知，能够维持板间电压的有效电荷减少了，这是电荷分布改变导致的。电荷向边缘集中加剧边缘效应，导致了能量的损失。

当将上述极板接如电路维持其电压恒定时，外源提供的能量既要供给电场力做功，又要维持电荷分布，其值应大于粒子增加的动能。电动力学已经证明，这个值是静电场做功的2倍。

由于该系统能够做功程度下降，可知电熵增加，便捷的解释了上述现象。

磁流体发电机：从对磁流体发电机启动过程的讨论，我们看到磁流体发电机能够输出稳定电流是有理论依据的，电动力学指出电路中的电能都是由运动的电磁场传输的。从电熵角度看，磁流体发电机启动时由于外电路电流趋于与输入电流相等，即电荷增量趋近于零，电熵趋近于一个定值，说明整个电机趋向于一个稳定状态，类似于传统直流发电机形成的稳恒电路。

上文还提到磁流体发电机与传统电机略有不同，是因为磁流体进入磁场后，在没有能量输入的情况下电熵减小，这意味着磁流体对外界一定造成了其他影响。不妨利用电磁学中的磁荷理论，将其与上一个问题类比，我们可以得出磁荷分布改变的结论。因此要维持匀强磁场的磁感应强度，需要外界提供能量，只是磁场力对外不做功，这解释了磁铁需要“充磁”。

在上述问题中，电熵在定性描述电荷分布上取得了成功，但这种描述很模糊，并且与热力学中的克劳修斯熵类似，它们都只能描述体系的平衡状态，非平衡状态下，定义无法描述熵变，但玻尔兹曼熵的提出使熵的概念在自然科学中被广泛应用，并有学者证明了两种熵是等价的。为了扩大电熵的适用范围，我们尝试赋予电熵玻尔兹曼定义形式。

五、电力学熵的玻尔兹曼定义

在玻尔兹曼孤立系统中从微观角度可以证明克劳修斯熵和玻尔兹曼熵的等价性。由克劳修斯熵的定义以及dQ的微观意义，在玻尔兹曼孤立系统中

进而，利用全微分变换和斯特令公式可以推导出玻尔兹曼熵S=k1nΩ

基于这个思路，我们对电熵定义式做相似的处理，根据玻尔理论中能级的概念，我

综上所述，在玻尔兹曼孤立系统中，我们证明了电力学熵具有玻尔兹曼熵的形式，这意味着电熵是场与电荷系统的状态函数并能反映电荷分布的结论同时得到证明，电力学第三定律得到补充（完美晶体电熵和热力学熵均为0）。我们预期电力学熵与热力学熵一样具有重要意义。再开系中有关电熵形式的问题暂不讨论。

结论

对磁流体发电机的讨论引起了对电力学体系中更深层理论问题的讨论，新的电力学体系能够研究与电场、磁场紧密结合的新型电机，同时利用状态函数电力学熵，可以对电磁学理论进行更深入的研究。电力学熵的基本定义同克劳修斯熵一样具有局限性，而电熵的玻尔兹曼化证明了其能有效反映场与电荷体系的性质，并扩大了其适用范围。电力学熵因此获得了在以后的各种研究中被广泛应用都可能。

电磁学论文 5

例如：在LC振荡电路中，电容器放电完毕时，电路中的电流最大，自感电动势为零．学生难以理解．

错误认识一：电容器放电完毕时，由I＝q/t可知，q＝0，I也应等于零．

错误认识二：电容器放电完毕时，q=0，电容器两极间的电压U＝0，由I＝U/R可知电流I应等于零．

错误认识三：既然电容器放电完毕时，电流强度I最大，由I＝＝ε/R可知，自感电动势ε=IR也应最大．

电磁学论文 6

关键词：电磁炉；磁导率；电导率；涡流

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）8-0058-3

《涡流》一节出自人教版高中物理选修3-2第四章的第七节。在学习《涡流》这节内容时，很多老师会举电磁炉的例子，电磁炉是涡流的典型应用，且对于学生理解涡流的原理及应用有重要价值。从理论上来讲，当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体都会产生涡流，然而对于电磁炉来讲，并不是任何金属的锅具都能完成加热食物的目的，如铝锅便不能在电磁炉上正常使用。本文将以铝和铁两种金属材料为例，通过定量计算的形式来对电磁炉锅具材料选用的原因进行探讨。

电磁炉的主要结构包括：功率板、主机板、线圈盘1架、风扇马达等。其结构如图1所示：

其工作原理是：通过电子线路板组成部分产生交变电场，由交变电场产生交变磁场，当金属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的金属部分产生交变的电流，即涡流。涡流使铁原子高速无规则运动，原子相互碰撞、摩擦而产生热能使炊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。[1]

如图2所示，在柱形铁芯上绕有线圈，当线圈中通上交变电流时，柱状铁芯片就处在交变的磁场中，通过铁芯的磁通量在不断变化，所以产生感应电流。从铁芯的上端俯视，电流的流线呈闭合的旋涡状，因而这种感应电流叫做涡电流，简称涡流。由于大块铁芯的电阻很小，因此涡流可以非常大。强大的涡流在铁芯内流动时，电能转化为内能，从而释放出大量的焦耳热，使铁芯的温度升高。涡流通过金属将电能转换成热能的现象叫做涡流的热效应。

电磁炉的加热原理图如图3所示。

从原理上来看，凡是金属锅具便都能在电磁炉上正常使用。然而，事实并非如此。电磁炉一般都有配备的锅具，大多数是铁锅或者是不锈钢等铁磁性材料，而其他非磁性材料或弱磁性材料制成的锅具（如铝锅），放到电磁炉上的时候，电磁炉是不能正常使用的。其具体原因探讨如下。

影响涡流大小的原因有：磁场的变化方式、导体的几何形状、导体的磁导率、电导率等因素。首先可以明确的是，同一个电磁炉的同一个档位下，电磁炉中交变电流产生的感应磁场都是基本相同的，与此同时，锅的形状也是大同小异，所以对涡流的大小产生的影响微乎其微。那么，电磁炉上影响锅具使用的原因便集中于材料的电导率和磁导率了。

综上所述，磁导率才是影响涡流大小的主要原因，铝、铜、陶瓷等弱磁性材料或非磁性材料由于相对磁导率较小，不能将交变电场放大，以至于产生的涡流较小，产生的热量也远远小于金属铁等铁磁性材料所产生的热量，所以并非理想的电磁炉用具的选择。

涡流的研究十分复杂，至今仍未有确定的公式来表示在一定的磁场强度B下产生的涡流的大小，由于所研究问题的重点在于不同材料的磁导率下所产生的涡流的大小之间的比较，所以，可以定量比较某一微小时段内单位面积下的感应电场相应产生涡流的大小，将其近似看作稳恒电流，从而方便比较。理论上，无论是铁磁性材料还是弱磁性材料都能在交变磁场中产生涡流，但由于如金属铝、铜等这样的弱磁性材料的磁导率较小，在现实生活中难以使用，而非磁性材料更是无法使用。理论与实际总会有偏差，所以将理论的产品投放到现实中前，需要实验来检验。

《涡流》这节内容在“楞次定律”等重要的知识点之后学习，作为一个电磁感应方面相关知识的应用与提高，因此在平时的教学中往往不被教师重视。笔者认为，本节知识的原理虽然不难，但是可以很� 生活中的诸多现象其原理归根究底是物理问题，通过有效的分析可以明确其中的关系，留意生活中的现象，用物理中的知识解释出来，知道其中的原理，可以利用到其他地方，从而实现“从生活走向物理，从物理走向生活”的理念。

参考文献：

[1]唐冬梅。涡流和电磁炉[J].物理教学，2011（4）：66―67.

[2]刘勇利。一般的电磁炉怎样拆装[J].家电检修技术，2011（19）：45.

[3]于亚婷。与被测材料无关的电涡流传感器基础理论与实现方法的研究[D].成都：电子科技大学博士学位论文，2007.

电磁学论文 7

关键词 超材料；光学变换；电磁屏蔽

中图分类号O43 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0132-02

0引言

大型供电设备及大型发电机组在运行中会产生强电磁辐射，这种辐射对一些精密仪器会产生噪声干扰影响其测试精度，甚至会对仪器产生致命的伤害，而强电磁场同样对附近的人员产生辐射，严重时会危害人员身体健康[1]。因此在一定区域内对这种电磁波进行屏蔽是非常重要的。需要应用一些相应的电磁屏蔽方法以有效阻止电磁辐射远离需要保护的辐射区域。目前，一些电磁屏蔽方法已相继被提出或已应用于工程领域，并且很多种吸波材料应运而生以阻止电磁波在保护区域中的传播[2，3]。同时一些金属屏蔽罩或结构也被大范围的用来进行对电磁波的反射或隔离。但是目前大多数的研究主要集中于对材料本身反射波或吸波特性上，而这些方法会受制于电磁辐射强度。在电磁辐射较弱时是适用的，当电磁辐射过于强烈时，这些屏蔽方法显得力不从心。如果能进行对电磁波传播路径的有效引导使其完全绕射过保护区域，那么这将是一种更有有效的保护被辐射区域的方法。

在一些情况下，保护区域是无法移动或者改变放置方式的，因此对此区域的电磁屏蔽保护是对其外部相应电磁特性材料搭建方式的设计。通过引入一些外部操作，在保护区域外部搭建一些电磁波路径引导结构，这样便会将电磁波以所需的传播方式引导远离保护区。这种对电磁波传播路径的引导可以由不同电磁特性材料的组合搭接来获得，而这些具有特殊性质的材料则可以由左手电磁超材料实现[4-6]。左手电磁超材料是一种同时具有负介电常数和负磁导率的等效材料。其于2002年由Smith和Pendry共同提出并通过实验获得[4]。在左手材料结构被实现后，他们又相继提出左手材料可以应用于光学变换理论中以实现坐标变换及完美电磁隐身[4]。受此启发，研究人员又陆续提出了旋转斗篷、超散射及超吸收斗篷等[5，6]。这些研究对于扩宽光学变换理论在电磁波路径引导中起到了重要的作用，同时人们发现，这种光学变换理论是不受电磁波强度的影响的。那么既然这种基于左手材料的光学变换理论可以进行电磁波传播路径的完美引导，这种路径引导方式便可应用于大型电厂、大型供电设备附近等的电磁屏蔽中，使其不受电磁辐射强度限制实现对一定区域的完美保护。

基于光学变换理论，本文提出了一种应用左手超材料进行电磁屏蔽的方法。我们使用左手材料对电磁波的传播路径进行控制，使其沿着我们所设定的路径进行传播，即达到电磁波的虚拟传播空间与实际物理传播空间的转换，进而绕射过需进行电磁波保护的区域，实现对此区域的电磁屏蔽。此种方法可以实现对不同尺寸保护区域的屏蔽，并给出了电磁特性参数的设计方法。这种电磁屏蔽方法可以应用于大型供电及发电场所的电磁屏蔽中，并且不受电磁辐射强度的限制。

1电磁波路径引导方法

对电磁传播路径的引导主要是等效的改变电磁波的传播空间，使其在物理传播空间中传播而产生所需的虚拟空间的传播效果。而对这种物理空间与虚拟空间的转换就是对电磁波不同的传播路径中材料特性的转换。那么我们可以通过控制电磁波传播过程中经过的材料的特性参数来实现对不同传播路径的控制。

电磁波路径引导的过程如图1。外部所产生的电磁波由左侧入射，我们将其设定为一束高斯平面波，表达为：exp（-（y/50[cm]）^2）。区域1和区域3为普通空气区域。保护区域位于区域3中。为更易于表现其对电磁波的响应效果，我们将其设置为完美电导体。区域2为所引入的空间变换区域，厚度为d。如果区域2为普通空气区域，那么当电磁波从左侧入射时，入射电磁波在保护区域处发生散射，保护区域受到电磁波照射，散射效果如图1（b）所示。

此时我们在区域2中引入一定特性的材料以实现对电磁波路径的偏移，使其绕射过保护区域。这种偏移是对波的实际物理传播路径的材料特性进行设计。在区域2中将入射电磁波由横向传播引导至向上侧发生偏移而绕过保护区域。在区域2中电磁波的物理传播空间（x’，y’，z’）和虚拟传播空间（x，y，z）的转换关系为

其中k为路径的弯折率，我们将其设置为1，那么最终电磁波的传播路径如图2所示。可以发现电磁波在区域2中材料的引导下发生了偏移，绕射过了保护区域，实现了对保护区域电磁屏蔽的目的。如果我们将k值变小，波的偏移程度会变小。因此对于不同尺寸的保护区域我们需应用不同的k值进行路径引导，以实现将电磁波绕射过保护区域的目的。

2电磁波路径引导组合方法

在上面所设计的路径引导方式的基础上对变换区域进行组合，那么便可以实现电磁波任意路径的引导。如图3所示，区域1、区域3和区域5为空气区域，我们将区域2和区域4中引入变化材料以使电磁波绕射过保护区域后仍能按照原路径传播。区域2和区域4中的空间变换关系如式（1），最终材料特性如式（5）。所不同的是区域2和区域4中正负相反。我们设定区域2中k=1，而区域4中k=-1。最终电磁波的传播路径如图3所示。可以发现入射电磁波完全绕射过了保护区域，并且在绕过此区域后仍然按照原路径传播。

3结论

针对于大型供电及发电场所的电磁辐射问题，本文提出了一种对于电磁波的电磁屏蔽方法，此方法不受电磁辐射强度的限制。其基于光学变换理论，将电磁波的物理传播空间和虚拟传播空间进行变换，实现了对电磁波的传播路径进行引导。我们对路径引导中应用到的超材料材料参数进行了计算，并分析了不同取值对传播路径的影响。最终实现了电磁波在保护区域外的绕射，达到了电磁屏蔽的目的

参考文献

[1]周志付，姜若婷，劳国强。电磁污染及其防护对策。电力环境保护，21（1）2005：60-62.

[2]E.Unal，A.Gokcen，and Y.Kutlu."Effective electromagnetic shielding，"Microwave Magazine，7（4）， IEEE，2006：48-54.

[3]M.Sonehara，S.Noguchi，T.Kurashina，T.Sato，K.Yamasawa，and Y.Miura."Development of an electromagnetic wave shielding textile by electroless Ni-Based alloy plating，" IEEE Transactions on Magnetics，45（10）.2009：4173-4175.

[4]J.B.Pendry，D.Schurig，D.R.Smith，“Controlling electromagnetic fields，”Science，312：1780-1782， Jun.2006.

电磁学论文 8

【关键词】法拉第；电磁感应；皇家研究院

一、19世纪初英国的科学、哲学与社会

19世纪初叶，不论是对于英国还是欧洲大陆的德国、法国都是可 在欧洲大陆，各国科学思想交流广泛，科学探究方法也普遍得到认同，科学成为了国际性的事业。同时，科学与社会的联系也日益紧密。支配科学方法的那种数学精神也影响了贸易、商业和工业。“科学上的每个进步都增进我们对实际生活中某些可测量现象的驾驭；而实际生活中每个新发展都为科学探究准备了一块新的领域”。

英国虽然也受到德、法两国的影响，但是，同哲学上的德国和科学上的法国相比，英国在本世纪表现得明显的无所建树。这一时期科学在法国可以夸耀的那种组织和保护在英国却闻所未闻。英国科学没有一个中央组织机构，也没有形成什么学派，相反则是独立的个人风格。

在经济方面，英国的资产阶级正处于工业化过程中，他们越来越发现科学发展对技术革新产生的巨大影响。新的技术学院相继建立，企业为其提供资金支持，还设立各种奖金；私人性质的学会和民间组织也可以从个人、企业或国家支持，继而可以从事工业所需的相关科技研究。这样的联系一方面使科学不再是有闲、有钱的阶层的特权，而是作为一种职业存在；另一方面，科学也越来越成为实验室、工厂和市场的差使。自由研究的可能性越来越小，取而代之的是仅仅解决实际生产中技术层面的问题。

在哲学与科学思想方面，英国也受到德国自然哲学兴起的影响。自然哲学是用化学、数学，运用对立、互补、有机结合等概念来解释自然。对立和统一思想就是自然哲学的产物。正是由于这一思想的广泛传播才在科学上引起了一个重要的结果。科学家开始关注多年被视为毫无关系的电现象和磁现象，开始研究电学和磁学以及电、磁之间的相互联系。

二、法拉第及其早年的成长和工作的背景

法拉第出生于伦敦的一个贫民窟，父亲是铁匠。虽然家境贫苦，但幼年的法拉第还是读了几年小学。在那里他学习了基本的读写和算术。这样的基本教育使得法拉第从1804年开始在G.黎堡先生的书店作装订学徒的生活可以变得有意义。他可以阅读所要装订的大量书籍。正是在这长达7年学徒生活中，法拉第读到了I.瓦茨的《意识的改善》，“这本书成了指导法拉第学习的第一位老师”。在装订《大英百科全书》中J.梯特勒撰写的“电学”条目时，法拉第开始对科学产生了最初的兴趣。“他开始在书店的住处做实验，并记实验日记，一直坚持了数十年”。试想如果没有早年的基本读写和算术教育。这些书籍不可能对法拉第走上科学道路产生最初的影响。

法拉第曾在1810年参加了由J.塔特姆组织的“市哲学学会”。“这个学会的成员每星期三在塔特姆家聚会，讨论感兴趣的科学问题、交流将已，听塔特姆作自然哲学讲演”。正是在市哲学学会法拉第完成了他的“基本科学造就”。在获得了力学、电学、光学、化学等基础学科的启蒙之时，他的兴趣也与日俱增的集中于科学。

法拉第在1812年2月～4月听了戴维的四次讲演，他仔细作了笔记，将笔记仔细装订并在当年的12月送给了戴维，明确地表达了从事科学的愿望。1813年在戴维推荐下法拉第成为皇家研究院的实验室助理。至此，法拉第开始了他风云变化的科学历程。

三、电磁感应定律的发现

（一）19世纪20年代电磁学的发展。1820年，奥斯特发现电流磁效应后，物理学界表现了极大的关注，但同时 1821年英国《哲学年鉴》的主编约请戴维撰写一篇文章，评述奥斯特发现以来电磁学实验的理论发展概况．戴维把这一工作交给了法拉第．法拉第在收集资料的过程中，对电磁现象的研究产生了极大的热情，并开始转向电磁学的研究。1821年，法拉第发现了电磁旋转现象，第一次实现了将电磁力转化为机械力。他仔细地分析了电流的磁效应等现象，1822年他在日记中写下了自己的思想：“磁能转化成电”。与此同时，毕奥与安培对于奥斯特的发现做出回应，他们二人在关于电磁作用力的性质的问题上展开了一场争论。毕� 而安培则认为电、磁是相同的实体，同一性在电流方面反映出来。法拉第也许从这场争论中隐约看到，处理电磁学方面的问题，力比物质、效应比实体是更为关键的东西。1822年，阿拉果和洪堡在进行地磁强度测定时发现金属可以阻止磁针的振荡。这其实是人类发现的第一个电磁感应现象。1824年阿拉果根据此现象又作了一个实验，将一个铜盘装在一个垂直轴上，让其可以自由旋转，但稍有滞后；反之，当磁针旋转时，铜盘亦然。这就是著名的“阿拉果圆盘实验”。阿拉果本人解释不了这个现象。安培在实验中用通电流的螺线管取代磁针，仍得到阿拉果实验相同的结果。但他没有发现阿拉果圆盘实验反映的是一种全新的事实，而简单的把本来不属于他的电动力学范畴的东西归并入他的理论，使一种已经暴露出来的新现象又重新掩盖起来。

（二）法拉第建立电磁感应定律的过程

早在1825年11月开始，法拉第就设计了三个实验试图找到磁转化为电的证据，但由于他还没有意识到电磁感应中最关键的东西，这三个实验都失败了。如果法拉第先接好电流计，再把电池接于到鲜活螺线管的两端，他就能看到电流计指针转动。

都使用蹄形铁芯而获得了比以往更强的磁场。这一系列研究深深的吸引了法拉第。他匆匆忙忙的向皇家学会打报告，请求暂停光学玻璃的研究，以便重新进行放下了多年的电磁研究。

法拉第第一要解决的是寻找一种体积小而效益高的电磁铁。起初，他试图用强磁铁靠近闭合线圈或用强电场使邻近的闭合导线中产生出稳定的电流，但一次次都失败了。他探寻使磁体产生最大张力的最好形状是什么，最后他可能作了这样的设想，蹄形电磁铁比棒形电磁铁的能力强，若将铁芯做成环形，可能会获得更高的能力。（这种封闭型电磁铁实为人类的第一个变压器）1831年8月26日，法拉第在日记中描述了线圈的样子。厚7/8英寸，外环直径6英寸的软铁环上绕上两个彼此绝缘的线圈A和B。B的两端用导线连接成闭合回路，在导线的下面放置一个与导线平行的小磁针（相距3英尺）；A和一个电池组连接在一个开关上（这个线圈现存于伦敦皇家学会，线圈上仍带有法拉第当年给它们写上的标号A和B）1831年8月29日，法拉第在进行这一实验时偶然发现，当开关合上有电流通过线圈A的瞬间，小磁针发生了偏转，随后又停在原来的位置上，当开关断开时，磁针又发生了偏转。这个实验成功的关键是他先把B边的线圈短路，而后才把电池接到A边的线圈上。如果实验程序刚好相反，什么效应也观察不到了。法拉第把这一现象称为“伏打电感应”。法拉第此时还没有明确的领悟到这一现象是暂态性的。他以为A边接上电流以后B边附近的磁针会持续偏转，但实验表现的是磁针的瞬时的扰动，而后很快又静止在原先的位置上，不管电池接上的时间有多长。在1831年10月17日，法拉第开始了电磁感应的第二阶段的实验。他在一个直径为3/4英寸、长为8英寸的空心纸筒上绕8个线圈，并将这8个线圈并联起来，再与一个电流计连接。当他把一根磁棒插入纸筒时，他惊喜的发现，电流计指针忽的偏转起来，然后很快又回到平衡位置；当他把磁棒抽出纸筒时，指针又忽的转向另一边，然后很快就又回到平衡位置。每次把磁棒插入或抽出时，这种效应都会出现。法拉第通过这个实验看出，不仅伏打电池在关和断的瞬时可以激发电流，磁体相对于线圈的运动也能激发电流。他称这种现象为“磁感应”。法拉第仍不满足这个实验，他希望用更大磁铁进一步实验，当时伦敦皇家学会的大磁铁防在克里斯提家里。法拉第预先做好一根直径为3/4英寸、长13英寸的软铁柱和一个套在软铁柱上的螺线管（称之为“0线圈”）。1831年10月28日，他带着这些东西登门实验。他对实验做了如下记录：“将软铁柱(接在蹄形磁铁的)两个磁极上，当电流计与导线还未连接时，电流计受影响甚微，以至无法感知。但是，当导线（与电流计）连接后，一旦断开或接通与软铁柱的磁接触时，一种强大的推力就迫使电流计指针来回振荡多次。”“将0线圈忽然带进磁铁的大磁极之间，它里面没有铁棒，这是（电流计）指针受到强烈影响。若一旦将它抽出，就会发生与前面情况一样的结果。”同一天法拉第还做了一个旋转通盘实验，N、S表示蹄形磁铁的两极，D为可绕轴在垂直平面内旋转的铜盘。他又在一个电流计的两个接线柱上接上两个电刷，当使铜盘旋转起来后，将两个电刷分别防在铜盘的各个部位，以测定产生感应电流的最佳方向。经过反复实验，法拉第发现只要转动铜盘，便可以在铜盘轴心和边缘两处引出电场，只要铜盘保持不停的恒速旋转，产生的电流就一直是稳定不变的。这个装置其实是人类的第一台直流发电机。

至此，法拉第不仅实现了由永久磁体产生电流的设想，而且完全弄明白了这种转化的暂态性。1831年11月24日，法拉第在伦敦皇家学会宣读了他的《电学实验研究》第一辑的四篇论文。法拉第在这组论文中总结了他对电磁感应的发现，提出了“电紧张态”和“磁力线”两个新概念，在此基础上总结电磁感应定律，并完美的解释了阿拉果圆盘实验。

从1821年的电磁旋转实验到1831年正式完成电磁感应定律有十年之久。其实这段时间法拉第的主要精力都用在合金钢和光学玻璃的研制。实际的工业上的需要占据了他的大部分研究时间。这一时期法拉第所写的论文、日记及信件，涉及到电磁学问题的寥寥可数。这是电磁感应定律在奥斯特发现电流的磁效应后十年才被发现的原因之一。

【参考文献】

[1]（英）梅尔茨。十九世纪欧洲思想史（第一卷）[M].北京：商务印书馆，1999.

[2]钱临照，许良英。世界著名科学家传记Ⅲ[M].北京：科学出版社，1994.

电磁学论文 9

关键词：电磁学实验；教学改革；创新能力

作者简介：刘静（1977-），女，河南灵宝人，西藏民族学院信息工程学院，讲师；程江洁（1980-），男，陕西蒲城人，西藏民族学院信息工程学院，讲师。（陕西？咸阳？712082）

中图分类号：G642.423?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）23-0076-01

电磁学实验是工科院校学生的一门基础必修课，所涉及的误差分析、数据处理、基本实验方法、基本实验仪器操作等都是学生从事其他专业实验课的基础知识和基本实验技能的训练。[1]电磁学实验在整个学生创新能力和科学试验素质的培养过程中起着基础和桥梁的作用。随着科学技术的日新月异，电磁学实验教学也需要跟上时代的步伐，与时俱进，着力培养具有创新能力的学生。本文以西藏民族学院为例，探讨了对电磁学实验教学进行的相应的改革，以期达到理想的教学效果。

一、转变重理论、轻实验的思想观念

电磁学实验课程和理论课程同等重要，不能轻实验重理论。有些人甚至认为根本不用开设实验课，是浪费时间。这种想法不仅仅在部分教师当中存在，而且在学生当中也普遍存在这种想法。这无形中导致了学生上实验课敷衍了事的学习态度，实验课的课堂纪律远远比不上理论课，学生在实验课中也很难得到相应的能力培养和提高。久而久之，教师和学生都觉得上实验课没有意思，实验课就是一种负担，既费力又无法收到相应的教学效果。有些教师干脆在实验课上讲理论，把原本以培养学生科学探索能力和实践能力为主的实验课变成了理论课的延伸，完全偏离了实验课的培养目标。

然而，电磁学实验课程除了能加深学生对相应理论知识的理解之外，还能培养学生的科学研究能力和创新实践能力，所以理应得到教师和学生的足够重视。只有在重视的基础上才能消除消极学习的心态带来的负面影响，才能树立积极和主动学习的态度，进而完全冲破重理论轻实验的思想观念的束缚。

二、转变僵化实验教学程序，激发学生实验热情

长期以来，电磁学实验课采取的教学程序就是学生课前预习实验—教师讲解实验目的及原理—教师演示实验—学生做实验及完成实验—学生提交实验报告。[2]这种流水线式的教学过程抹杀了学生的好奇心和主动学习的源动力，学生仿佛成了流水线旁作业的流水工，整个实验过程也变成了对教师演示过程的不完全复制，在此期间没有任何过多的思考和探索。这样的实验课程失去了对学生创新能力的培养，也失去了实验课程的真正意义。在正式上实验课之前，教师会把实验的内容布置给学生，留给学生充分的时间去预习实验。学生大都只是通过网络和教材把实验目的、实验原理以及实验步骤等内容照搬到预习报告上，实现了位置的迁移，但并没有真正理解和掌握，所以预习实验等同虚设，学生预习实验的效果不尽如人意。按照预先设定的程序，教师在仔细讲解完实验目的、实验原理等内容后就开始演示实验，所以学生觉得听不听实验目的和原理都无关紧要，只要看懂记住教师的操作过程就可以了，从而忽视了教师对实验目的及原理的讲解，只注重教师在接下来的演示实验的操作过程。紧接着学生的实验操作就基本上是老师实验操作过程的机械化重复，而没有添加任何的思考。有些学生急功近利，为了逃避自己动手做实验，在教师演示完实验后就抄写数据为写实验报告做准备。有些学生虽然能够按照教师要求自己动手做实验，但也缺乏� 做完实验，实验数据的处理也只是机械套入事先写好的公式，有些学生甚至随意编造实验数据，只为求得更好的实验结果。

只有对传统的教学程序进行改革，建立合理的电磁学实验教学程序，才能激发学生学习的主动性。改革后的教学程序如下：学生课前预习实验—学生做实验—发现问题—展开讨论—完成实验及提交实验报告。与上述传统的教学程序不同的是，教师不再演示实验，而是将实验的主动权切实交给学生，只是在学生遇到问题时给予适当的点拨，如果遇到仪器操作的问题，比如水平仪的调整，教师可以给学生口头的指导，然后要求学生耐心调整，而不是越俎代庖。如果遇到原理上的问题，教师可以引导学生找教材上相应的理论知识，激发学生主动探究问题的能力。如果遇到共性的问题，可以在大范围内引导学生进行讨论，并对讨论得出的结果给予积极评价，从而使得学生得到相应的鼓励，激发学生积极实验的主动性。由此可见，整个实验过程，学生是主体，教师是主导，有利于学生创新实践能力的开发与培养。

三、调整实验教学内容，培养学生的实验创新能力

实验教学必须从思想上得到教师和学生的重视，在教学程序上突出教师主导、学生主体的教育理念，还必须在教学内容上进行相应的革新，才能有效激发学生进行电磁学实验的兴趣，更有利于学生实验创新能力的培养。根据“基于经典、充实内容”的原则，对传统电磁学实验的教学内容进行重新调整和整合，保持一定数量的经典验证性实验的基础地位，大力开发综合设计实验项目，组成的新的电磁学实验教学体系。

电磁学经典实验基本是验证性的实验，虽然对于学生创新能力的培养十分有限，但是对于学生的基本科研能力和实验技能的培养却担负着基础和桥梁的作用。比如密立根油滴实验是静电场的经典实验，该实验培养学生的观察能力和动手协调能力，同时学生通过该实验能够加深对电荷量子性的理解。虽然是基础性实验，但是该实验的操作的确有一定难度，很多学生会在实验仪器的调试上花费很多的时间。同时该实验也考验着学生的耐心，比如调整水平仪中的气泡的操作，并不是一蹴而就的事情。继而，学生会发现找油滴的过程也不是想象中那么顺利，有些学生会因此沮丧而放弃实验。所以经典实验除了培养学生基本操作技能之外，对学生良好的心理状态也是一种考验和培养。教师在学生苦于观察不到油滴时给予学生正确及时的理论指导，纠正学生错误的操作行为，然后鼓励学生继续调整操作，直至观察找到油滴为止。学生在教师的适当点拨下，通过自己的努力找到油滴，增强了学生的实验信心，同时也培养了学生的基本实验技能。

只有在通过验证性实验对学生基本能力有所培养的基础上开发综合设计实验项目，才能实现学生创新实践能力的培养。教师在给出综合设计实验项目后，要求学生通过查阅文献制订实验方案，然后要求学生对方案的可行性进行评估，在实验设备允许的范围内找出最佳实验方案，设计出相应的实验步骤，然后独立进行实验探索，最后撰写小论文完成综合设计实验。对于学生实验过程中出现的问题，教师组织小组同学共同探究解决，并在实验报告中对实验过程中的问题进行讨论并给出合理化建议。

四、改革实验考核体系，提高学生实验的主动性

以往只凭实验报告对学生进行考核的方法比较片面，有些学生一学期都做实验，最终抄写他人实验报告，也能取得较好实验成绩。这种考核方式不能全面考查学生的实验技能，不利于实验教学的有效进行。现行的考核办法改革为：考试成绩=平时成绩50%+操作考试30%+理论考试20%。[3]其中，平时成绩=预习10%+实验操作30%+数据处理60%。该方法的实施可以比较全面地考查学生在实验各环节的表现，使学生主动参与实验的积极性大大提高。

五、实践与总结

通过电磁学实验教学的改革，学生“重理论、轻实验”的学习态度得到了明显改善，实验能力、实验素养明显提高。随着电磁学实验教学改革不断深化，将进一步加强学生对理论和应用的融合的能力，提高学生的动手能力，开阔学生的视野，整合学生的系统知识，提高包括物理素质在内的综合素质，培养创新精神和创新能力，从而在后续专业课程中实现学生创新能力的可持续化培养。

参考文献：

[1]李恩普，等。大学物理实验[M].北京：国防工业出版社，2009.

[2]李国峰，李剑生，陈华。大学物理实验教学中培养学生创新能力的探索与研究[J].高校实验室工作研究，2009,99(1):14-15.

电磁学论文 10

全书共22章，分为4部分。各章节内容如下：第1部分，天线和传播，含第1-5章：1.MoM/UTD混合方法分析缝隙单极子天线；2.波导球面模展开辐射电磁场和网络理论；3.相控阵天线含互耦效应的电路表示和性能分析；4. 超宽带印刷电路天线的群延迟时域建模和振幅特性分析；5.阻抗锥引起的声波和电磁波衍射。第2部分，微波系统，含第6-9章：6. 77GHz自动远程雷达的介质透镜天线的模式设计和DBF分析；7.使用多传感器合作的行人保护的高精度测距；8. 20GHz下的高精度宽带局部定位系统；9.监控催化剂中电化学过程的微波方法。第3部分，通信技术，含第10-15章： 10.移动电话：集成模拟的推动力和基带与RF电路的数字模块；11.无线工业自动化：显著的趋势还是过高估计？12.旋转系统中使用开槽波导环的亚微妙遥控超宽带数据传输；13.廉价纸质，液态和可变有机质底板上“绿色”喷墨打印的无线传感器节点；14.Matlab/FPGA联合设计具有教学目的的AM接收器；15. 大型风能发电机GSM通信系统的基于MoM的EMI分析。第4部分，电磁场建模的数值方法，含第16-22章：16.表征纳米器件中MaxwellDira复合问题的新型频域和时域技术；17.面向多物理的芯片封装电路板的协同设计和协同仿真的电磁分区方法；18.NVIDIA GPU的并行TLM方法；19.通过稳定迭代方法求解方程组实现数据预失真稳定性增强；20.复杂周期结构分析；21.有限差分的宏观建模；22.可调带通特性的时空周期滤波器结构的分析。书后附有Peter Russer的自传。

本书适合电磁场与微波技术，通信与信息系统领域的研究生和工程人员阅读。

陈涛，博士生

（中国传媒大学理学院）

Chen Tao， Ph D Candidate

电磁学论文范文 11

关键词：电磁场与电磁波；电磁特性；均匀平面波

作者简介：张清河（1969-），男，湖北当阳人，三峡大学理学院，副教授。

基金项目：本文系国家自然科学基金（项目编号：61179025）、三峡大学教学研究项目共同资助的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0071-02

鉴于“电磁场与电磁波”在电子与通信技术领域的重要性，各国高校的电子与信息技术类专业一直将其作为一门必修的基础课程。[1-3]对于电子与信息技术类大学本科专业学生而言，“电磁场与电磁波”无疑是理论性最强、逻辑性最严密、数学工具应用最多、概念最抽象、涉及应用领域最广的课程之一。学好这门课，对培养学生严谨的科学思想、科学分析问题的能力、复杂抽象的逻辑思维能力、勇于开拓的创新精神等将起着十分重要的作用。笔者在三峡大学（以下简称“我校”）电子信息科学与技术、光信息科学与技术两个本科专业讲授“电磁场与电磁波”课程多年，根据该课程的特点和知识体系，结合学生实际，采用多样化教学方法、新颖独特的教学内容，强化理论与实际应用相结合，激发了学生的学习兴趣，有效地改善了教学效果。

一、教材内容灵活处理

我校选用文献[4]作为电磁场与电磁波课程教材，它同时也是国内多所高校选用的教材。在多年讲授的基础上，对教材中的一些内容进行了灵活处理，取得了良好的效果。

在“媒质的电磁特性”一节中，教材直接给出了介质表面极化电荷面密度、磁化电流面密度的表达式，没有具体的推导过程，学生理解不了。事实上，这一结论的前提应该是自由空间中单一均匀介质表面，而教材中没有明确这一前提。在讲授这一部分内容时，先推导出任意两种不同均匀介质形成的交界面上极化电荷、磁化电流面密度，然后再退化到自由空间中单一均匀介质表面，下面仅以极化电荷为例。如图1，由于两者介质的极化强度不同，极化迁出与迁入的电荷不相等，导致在交界面的薄层内存在极化面电荷分布。

二、注重课程在新技术领域中的应用

在教学过程中，在阐述基本理论和基本概念的同时，积极引导学生去寻找电磁场与电磁波的应用，特别是在若干新技术领域中的应用，让学生了解电磁场与电磁波在科学技术进步中的作用，极大地激发了学生的学习兴趣，收到了良好的教学效果。

在讲授“均匀平面波在各向异性媒质中的传播”一节时，重点放在均匀平面波在磁化等离子体中的传播。首先介绍了电离层依据电子浓度的不同，具有层状结构的分布特点，如D层、E层、F层等，在地磁场的作用下，电离层具有两个特性角频率，即电子的回旋角频率和等离子体临界频率。并指出电磁波在电离层中的传播特性与这两个频率紧密相关。当电磁波频率接近电子的回旋角频率时，将发生磁共振现象，导致电磁波能量损耗极大，电离层对电磁波的吸收最大，这是短波通信应该尽量回避使用的频率。为了实现卫星通信，电磁波频率必须高于等离子体临界频率，否则信号将不能穿过电离层。另一方面，频率小于临界频率的电磁波不能穿透电离层而被反射，利用电离层对电磁波的反射原理，可以实现短波远距离的通信和远距离目标的探测，这正是天波雷达的基本原理。在讲述“天线阵”一节时，结合现代军事尖端武器装备，讲解了相控阵雷达及相控阵天线的概念，并简要介绍了其工作原理，即通过控制相邻天线之间的相位差，就能够改变天线阵波束最大值的指向，实现主波束在全空间的扫描。讲解电磁波在导电介质中的传播时，结合海水的导电特性，向学生解释了为什么对潜通信要用长波通信。在讲解电磁波的极化概念时，引导学生分析为什么收音机和电视的天线架设不同，并简要介绍了电磁波的极化在微波遥感、光学工程、分析化学等应用领域中的广泛应用。通过理论知识与实际应用相结合，学生对这些问题有了较深的认识，开阔了视野，对本课程的学习兴趣也越来越浓厚。

三、结语

“电磁场与电磁波”课程难学难教，而掌握本课程的理论基础知识，对电子信息类专业的学生来说又非常重要。我们在教学过程中进行了一些有益的探索，通过对教材内容的灵活处理、大量穿插理论知识在高新技术领域中的应用实例等，激发了学生对该课程的学习兴趣，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]Jin Au Kong.电磁波理论[M].吴季，等，译。北京：电子工业出版社，2003.

[2]柯亨玉。电磁场理论[M].北京：人民邮电出版社，2004.

电磁学论文 12

论文关键词：吉尔伯特，电磁现象

吉尔伯特出生于1544年5月24日，1603年12月在英国伦敦逝世。他是英国女王伊丽莎白的御医，也是一位物理学家。

吉尔伯特1558年考入剑桥圣约翰学院，以后又获得医学博士学位，担任过皇家医学院院长。他在40岁左右的时候开始研究磁石和琥珀的性质，并取得了巨大的成就，开创了近代电学和磁学的研究先河。

在吉尔伯特以前，人们已经发现摩擦过的琥珀可以吸引轻小物体，也发现了磁石具有吸引铁的特性，不过对这两种现象并没有分清。吉尔伯特经过了大量的实验率先区别了电和磁。 他还指出，电力不是永久的，摩擦带电的东西一旦变潮湿就会失去电性，而磁力则是永久不会消失的。

对于指南针为什么能指南北，过去人 吉尔伯特通过做了一个著名的“小地球”实验非常有力地证明了地磁场的存在，他把一块很大的天然磁石磨成一个球状，用细小的铁丝制成小磁针放在磁石球的表面上，结果发现这枚小磁针的全部行为与指南针在地球上的行为十分相似，即磁针在球面的一定位置上的指向总是与磁针在地球的相应位置上的指向一致，从而初步证明了地球是一个大磁体。吉尔伯特把这个大磁石叫做“小地球”。由此他提出了一个假设：地球是一个巨大的磁石，它的两极位于地理南极和地理北极附近。这一假设后来经过德国数学家高斯从数学上加以论证和完善，至今仍是地磁理论的典型概念。

在这里不得不说的是，虽然吉尔伯特用实验证实了地磁场的存在，但这与我国科学家的最早发现相比，还是晚了数百年之久论文提纲怎么写论文下载。

其实，在我国古代就发明了用人造磁石来做成指南针，它是我国古代的四大发明之一。在公元前239年的《吕氏春秋》中就有“慈石（磁石）召铁”的记载。到春秋战国时期，出现了用天然磁石琢制的“司南”科技论文格式科技论文格式，这实际上是一种最原始形式的指南针。十一世纪初年，就将其应用于航海中。

北宋沈括（1031~1095）所著的《梦溪笔谈》中对于磁石磨成的指南针已有较详细的记载，沈括也是世界上第一个清楚而又准确地论述磁偏角的科学家。他明确地指出，指南针所指的方向总是稍微偏离南北方向。这比西方哥伦比横渡大西洋时（1492年）才观察到磁偏角早了400多年。而到南宋已把磁偏角因地而异的情况明确地记载于书籍之中。

吉尔伯特的另一个伟大功绩是给“电”命名。他研究了许多东西受到摩擦后的性质，结果发现不仅琥珀有吸引力，像硫磺、玻璃等物体经摩擦后也有吸引力。同时他还发现，有些东西无论怎样摩擦也绝不能吸引别的东西。于是他给这个神秘的引力命名为“electricity”。这就是英文的“电”，与希腊文“Elektra”（琥珀）极为相似。吉尔伯特还发明了“验电器”，这种仪器非常简单，只不过是用一根针尖支起来的稻草秆，但是它与现代仪器的原理是一致的。由于它的灵敏性高，用它来检验物体是否带电显然比用轻小的木屑更准确。

吉尔伯特把他对电磁的研究成果都写在一本叫做《论磁铁、磁性物体和大磁铁》的书里，后来的科学家和谢尔称赞此书“充满了有价值的事实和天才地论述了的实验”。