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学位论文上的物质有核磁

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学位论文上的物质有核磁

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物质的电磁性质毕业论文

生活中电磁辐射污染论文类的 供研究者使用生活中的电磁辐射污染及防范【摘 要】如今我们工作、生活在 E 时代,在你每天尽情享受科技带来的便捷 和舒适时,有没有想过,在不知不觉中频率不同的电磁波,在我们周围悄无声息地 构成了一种被称作“ 电子 雾”的浓重污染源,它看不到、听不到、嗅不到、摸 不到,神不知鬼不觉地任意穿透、 “切割”人的身体,如同“幽灵”一样,令人防不 胜防。生活中的电子产品种类十分众多,与我们的生活、工作关系非常密切,我们 与它们接触的时间又比较长,因此,这些电子产品所产生的电磁辐射对人体健康 的影响问题已经越来越受到人们的重视。 那么,什么是电磁辐射污染?它对人体作 用的机理有哪些?如何防范电磁辐射污染?【关键词】电磁辐射污染 电磁辐射污染机理 电磁辐射污染防范1831 年英国 科学 家法拉第应用电磁感应的方法,使磁场中的导体在一定 条件下产生了感应电流。 这是 19 世纪最伟大的发现之一,随即世界上第一座发电 站的建成标志着人类迈进了电磁辐射的应用时代。一百多年前,电磁辐射已经深 入到了人类生活的方方面面,当今更是进入了一个电磁辐射的高利用时代。 不过,科学历来都是一把双刃剑,时代的进步常常是要付出一定代价的,这种 二律背反的现象已经得到了 历史 的多次验证。 人们在充分享受电磁辐射带来的 方便舒适的同时,也日渐感受到了它的负面效应。如各类各类办公自动化设备、 移动通讯设备、 家用电器迅速进入我们的生活,提高了我们的工作效率,丰富了我 们的精神和物质生活。就在我们的生活前所未有的便捷的同时,我们所使用的高 科技产品所产生的电磁辐射,又成为继室内空气污染、放射性污染和噪音污染之 后的又一室内环境污染。特别是近些年来,国内外媒体上屡屡报道的有关电磁辐 射对人体有害,更是让人们感觉到了来自电磁辐射的威胁,以致于很多人一提起 它,就有一种莫名的痛恨和恐惧。1 电磁辐射污染: 所谓电磁辐射污染是指高压电、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发 射塔和电子仪器、医疗设备、自动化设备及微波炉、收音机、电视机、电脑、手 机等工作时产生的各种不同波长频率的电磁波。 人体如果长期暴露在超过安全的 电磁辐射剂量的电磁辐射下,细胞就会被杀伤或杀死。随着信息技术产品的不断 丰富,电磁辐射污染已经成为危害人们工作和生活的辐射污染的重要类型之一。 另一个方面,信息技术要依靠电磁波,而电磁波极容易被干扰和破坏,由此会带来 一些垃圾信息、有害信息的侵害,这也是电磁辐射污染的一个方面。电磁辐射会 造成所谓的“电磁污染”,人们也叫它电子“烟雾”或电子垃圾,即电磁辐射的强 度超过人体或环境所能承受的限度所产生的危害现象。它无色、无味、无形、无 踪,无任何感觉,可穿透包括人体在内的多种物质,无处不在,被科学家称为 “电子 垃圾”或“电子辐射污染”,有专家称这是继大气污染,水污染和噪音污染的第四 污染。2 电磁辐射对人体作用机理人体是导体,可以吸收电磁场的能量。 在电磁场的作用下,人体的分子会发生 取向排列,在分子排列过程中相互碰撞消耗磁场能而转化为内能,引起热效应。 电 磁场强度越大,则热效应越明显;电磁振荡频率越高,热效应越明显,即电磁辐射 对人体的作用:微波>超短波>短波>中波>长波。 而且干扰人体生物电信息的传递。 科学实验已表明,电磁辐射污染对人体的危害主要为两个方面——致热作用和非 致热作用。 致热作用致热作用是指电磁波穿透生物体表层,直接对肌体内部组织 “加热” (如同微波炉加热食品一样),即在高频电磁波作用下,物质的温度会发生改变。 高 频电磁波的致热作用会对生物体产生影响,从而对人体造成严重的伤害,导致乳 腺癌、阳痿、流产、胎儿畸形等疾病。 非致热作用非致热作用主要是指电磁波对人体植物神经系统的危害,造成心 悸、脱发、心动过缓、血压降低和妇女月经失调等疾病。有一个典型的实验是这 样做的:从鸡雏、猫的体内摘取出大脑皮质,用调制后的特高频、甚高频电磁波对 其进行照射,发现有钙离子析出。钙离子是生物体内信息传递、免疫系统工作和 细胞繁殖不可缺少的物质,它的浓度变化必然会对生物体产生影响。3 生活中电磁辐射污染的防范 现代 生活,处处离不开与 电子 设备打交道。能制造电磁辐射污染的污染 源无处不在,电脑、打印机、复印机、手提电话、无线电仪器等无不产生对身体 不利的电磁辐射波;与日常生活有关的如电视机、音响、洗衣机、电冰箱、空调、 微波炉等均能产生各种数量不等的电磁干扰,我们如何防护呢? 生活中怎样才能防止和减少室内电磁辐射污染呢? 中国 室内装饰协会室内 环境监测中心的专家提醒大家注意以下几点: 在购买电子产品是应注意证实该产品是否已经通过了 CCC 认证(国家对电子 电磁兼容性的安全认证);尽量减少对高辐射产品的使用;尽量使用低辐射的产品, 如低辐的电视机、微波炉、电脑等;尽量使用坐机拨打电话,少用手机拨打电话。 手机接通瞬间释放的电磁辐射最大,最好在铃声响过一两秒或两次铃声之间接听, 使用时头部和手机天线的距离尽量远一些。 有人说了,不买家电或是有也束之高阁不再用,污染不就没有或减少了嘛。 好 倒是好,可是要没了它们,咱们的生活就该倒退回从前的艰苦时代了。 恐怕没人愿 意放弃好生活而去过苦日子吧,多学几招防范措施才是现实可行之策。例如: 不要把家电摆放得过于集中,以免使自己暴露在超限量辐射的危险之中。特 别是一些易产生电磁波的家电,如电视、电脑、冰箱、收音机等,最好不要集中摆 放在卧室里。 要避免长时间使用家用电器、手机等,还要尽量避免同时启用多种家电。与 家电保持安全距离很有必要。距离越远,受电磁波侵害就越小。 彩电的安全距离是荧光屏宽度的 5 倍左右,日光灯为 2~3 米,微波炉开启之 后要离开至少 1 米远,孕妇和小孩应尽量远离微波炉。 电器暂停使用时,最好不让 它们处于待机状态,因为此时可产生较微弱的电磁场,长时间也会产生辐射积累。 还有一招就是吃东西。多食用胡萝卜、豆芽、西红柿、油菜、海带、卷心菜、 瘦肉、动物肝脏等富含维生素 A、C 和蛋白质的食物,加强机体抵抗电磁辐射的能 力。 居住、工作在高压线、雷达站、电视台、电磁波发射塔附近的人,佩带心脏起搏器有条件的应配备阻挡电磁辐射的屏蔽防护服。 电视、电脑等有显示屏的电器设备可安装电磁辐射保护屏,使用者还可配戴 防辐射眼镜。 显示屏产生的辐射可能导致皮肤干燥,加速皮肤老化甚至导致皮癌, 因此在使用后应及时洗脸。 注间电磁辐射污染的环境指数。有关专家提醒,5 种人特别要注意这一条,第 一是生活和工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁发射塔附近的 人员;第二是经常使用电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员;第三是生活 在现代电器自动化环境中的工作人员;第四是佩戴心脏起搏器的患者;第五是生 活在以上环境里的孕妇、儿童、老人及病患者等,都应该了解室内电磁辐射污染 的程度,如果环境中电磁辐射污染比较高,就必须采取相应的措施。 对于 E 时代下的又一现代污染———电磁辐射已经被联合国人类环境大会 列入必须控制的造成公害的主要污染物之一。记得吗?我们的儿歌里曾把站着几 只小麻雀的高压线比作五线谱,那曾是城市里最美的图画。可时过境迁,如今,因 为怀疑围绕在居民区周围的高压线释放出的电磁辐射会损害人体健康,高压线的 建设者们屡次亮相听证会甚至法庭,争端大有愈演愈烈之势。 一些专家说,人类认 识世界是一个渐进的过程,许多问题还有待 科学 研究的进一步深入和时间的考 验。目前,不管学术界的争论如何激烈,现存的、引起很大争执的问题应该及时得 到解决。首先,应该及时推出直接关系到公众健康的产品标准。第二、对于已有 标准的产品,应该加强监管力度,特别是列入 3C 认证目录的产品。第三,应该制定 相关的 法律 、法规以及时解决目前引起争端的事件。当然,对于我们普通人也 要适当改变一下生活方式。 如尽量用更多的时间到户外活动,到乡村去,到田野去, 接近大 自然 ,享受大自然。参考 文献 [1]《宇宙、地球和大气》[美].I.阿西摩夫著科学出版社. [2]《电磁波工程》朱建清,著.国防科技大学出版社.

对地球磁场起源的探索,早在公元1600年前后就已经开始了,其主要假说有永磁体说、电流说、压电效应说、温差电效应说、发电机理论等,其中永磁体说被实验否定,电流说由于电阻问题而被人们放弃,压电效应说由于现实中的压电效应本身没有涉及温度的影响,其实验值都是在常温下获得的,据此推出的磁场强度微不足道而被人们抛弃,发电机理论由于不能说明南北磁极翻转而受到质疑。那么,地球的磁场是如何产生的呢? 只有存在运动电荷或电流才能产生磁场,因此,地球磁场应该与地球内部的带电结构有关。但是,地球磁场的南北磁极还存在着一种小范围的低速运动,这种运动表明地球磁场不仅仅是地球内部的带电部分作旋转运动产生的,在地球内部还应该存在着一个相对稳定的内部电流。那么,地球内部为什么会长期稳定地带电、并存在一个相对稳定的内部电流呢? 据分析,地球内部地幔的半径约为2900公里,温度大约在1500~3000℃之间,压力为50万~150万个大气压,地核的半径约为3500公里,温度在5540℃左右,压力大约为350万个大气压。在通常情况下,构成宏观物体的每个原子所带的正电量和负电量是等值的,这样,经中和后的宏观物体就不带电了。但由于地核及地幔下部物质受到的压力作用较大,温度也较高,笔者认为,一个在常温低压状态下被公认的常识,宏观物体不能自发地稳定带电的观点将不再成立,即在天体内部的高压状态下,物质都是带电量不等的离子体,高温等离子体、低温等离子体的“相等”是不可能的。 磁流体发电的实验表明,在上千度以上的温度状态下,物质中少量原子中的电子可以克服原子核引力的束缚而变成自由电子,同时原子则因失去电子变成带正电的离子,这种状态称之为低温等离子状态。地核的温度在5540℃左右,如此高的温度势必会使地核中少量原子的电子克服原子核引力的束缚,变成自由电子,同时令构成地核的少量原子失去电子变成带正电的离子,在压力不是很高的状态下,失去电子的原子及克服原子核引力束缚的自由电子通常以等离子状态存在,原子核的引力作用及热运动使自由电子不能长期与失去电子的原子脱离开来。但是,当物质是在超高压作用下以密度极大的状态存在时,克服原子核引力束缚的电子,将在地核压力产生的巨大挤压力作用下,趋于飘浮到地核与地幔的交界处,造成克服原子核引力束缚的自由电子与失去电子的原子长期脱离开来,笔者将这种现象称之为热压电效应。由于地核内部的原子总量非常巨大,可以产生大量的被分离电荷。 原子最外层电子云的分布几率,会受到邻近原子中电子的静电排斥作用,由于地核中物质所受压力作用较高,物质密度较大,受到邻近原子中电子的静电排斥作用也相应较强,原子的最外层电子云会部分地失去围绕原子核运动的空间,使原子最外层电子的分布向原子外扩张。与常压状态下金属中可自由运动的自由电子不同,在超高压压力作用下失去围绕原子核运动空间的电子,也不能在地核中其它邻近原子之间自由运动。由于整个地核的压力都较高,因此,地核中少量原子最外层电子云的分布几率将一直延伸到压力较低的地核与地幔交界处甚至地幔中上部。地核中部分以自由电子状态存在的电子在压力作用下,趋于朝压力较低的地核与地幔交界面附近甚至地幔中上部分布,使宏观的地核处于带正电状态,地核与地幔的交界面附近以及地幔中上部处于带负电状态,即发生热压电效应。 原子的基态通常处于较深的负能级状态,较弱的压力作用不能将其激发或电离,但较强的压力作用会以一种令原子最外层电子云运动空间减少的形式,改变原子最外层电子云的分布几率。由于更低的能态已经被其它电子占据,原子最外层电子云只能朝外扩张,使原子最外层电子云的分布几率可以延伸到地核与地幔的交界处甚至地幔中上部,并在地核与地幔的交界处外部形成一个电子壳层。 天体内部的热压电效应主要是将与原子分离的电子挤压出天体内部的高压区,如果电子没有与原子分离,则很难被大量地挤压出天体内部的高压区。 将地核视为一个巨大的带正电荷的原子核,将地核与地幔的交界处外部覆盖整个地核的带负电荷的电子壳层视为一个巨大的带负电荷的电子气海洋,地核所带的正电量和地核周围电子壳层所带的负电量是等值的,这样,经中和后的宏观地球外表就不带电了。电子气的比重极小,在超高压与高温共同作用产生的强大浮力作用下,地核中以离子状态存在的电子克服原子核的库仑作用,趋于飘浮到地核外部,并在浮力作用与地核中所有失去电子的原子的库仑作用相平衡的位置,也即在地核与地幔的交界面附近,形成一个覆盖地核的电子壳层。将地核与电子壳层视为一个巨大的“原子”,地球磁场的产生就与这个巨大 “原子”的存在有关。 必须强调,由于电子具有波动性,每个飘浮到地核外部的电子的分布位置并不是固定不变的,而是有一定的范围,其飘浮的范围甚至有可能一直延伸到地球表面上来,也就是说地球的表面有可能带有负电荷,在我们的周围也应该存在一个可以测量到的电势梯度,但不知为何没有被测量到。 由于电子气海洋的存在,产生了地核与地幔的交界面层。美国的科学家通过实验观察发现,地核的自转与地壳和地幔并不同步。地核与地幔之间接触面积非常巨大,按照“常识”,充满液态岩浆的地核与地幔之间接触面上产生的摩擦力应非常巨大,足以使质量巨大的地核与地幔之间的相对运动在几小时或几分钟的“瞬间”趋于同步,并将其相对运动所具有的动能转化为热能和冲击波,同时在地球内部产生巨大的震动,由于地壳的厚度只有微不足道的几十公里,地核与地幔所具有的动能足以冲破地壳,产生直冲大气层的岩浆巨浪,可地核的旋转运动竟然能在上亿年的时间里与地幔不同步,这是为什么呢? 众所周知,当原子相互作用形成离子或分子时,有获得特殊稳定构型的倾向,其中最重要的是惰性气体结构。在通常情况下,非惰性气体结构的元素只能以原子结合成分子来形成惰性气体结构,但在大量电子以自由状态存在的电子壳层中,原子会趋于直接与电子结合成具有惰性气体结构的带电粒子,以使系统处于相对较低能量状态。原子直接与以自由状态存在的电子结合成具有惰性气体结构的带电粒子,造成电子壳层中大量原子处于特殊稳定构型的负离子状态。电子壳层中大量电子的静电屏蔽作用,还能令电子壳层中原子之间失去相互作用,不能相互结合生成分子。 根据量子力学理论,存在于具有惰性气体结构原子轨道上的电子的排列不是任意的,电子将趋于由自旋平行且反向的自由电子双双组成电子对。具有惰性气体结构的金属阴离子物质在常温常压下是不存在的,但由于地核与地幔交界面上电子壳层的存在,令地核与地幔接触面上充满了具有惰性气体结构的铁、镍等负离子物质。带有电子的铁、镍等元素的性质非常特殊,由于元素之间没有相互作用,相对运动时产生的摩擦力作用极小,具有惰性气体结构的铁、镍等负离子物质就如同是具有超流动性的液氦。在地核与地幔的接触面上充满了具有超流动性润滑剂的状态下,地核的旋转运动即使与地幔不同步,地核与地幔在“接触面”上产生的摩擦力也是微不足道的。由于具有惰性气体结构的负离子物质具有超流动性,使电子壳层底部的物质不随地幔或地核作同步旋转运动。 有证据表明,地壳及地幔的旋转速度在多种因素影响下会发生变化,但影响地壳及地幔旋转速度的各种因素,有些对地核的旋转运动并不产生同样影响。此外,由于太阳和月亮的引力作用,以及地核内部的铁核、钴核中的稳定同质异能素在高温高压作用下发生同质异能素转化核反应时释放核能的不均匀性,造成覆盖地核表面的电子壳层不同区域存在较大温差,使电子壳层底部的负离子物质发生大规模定向运动,尽管巨大的负离子物质风暴的摩擦力对地核与地幔都微不足道,但由于电子气海洋中的铁、镍等金属负离子物质风暴,造成地核与地幔都不断地有大量物质与电子壳层底部中物质进行交换,并给地核与地幔的旋转运动带来不同影响,经过几十亿年的漫长岁月,就会造成地幔与地核之间的旋转运动不同步。因此,地幔与地核的旋转运动不同步,自然也就不奇怪了。 不难想象,太阳和月亮的引力作用,以及地核内部的铁核、钴核中的稳定同质异能素在高温高压作用下发生同质异能素转化核反应时释放核能的不均匀性,会造成电子壳层中具有超流动性物质的密度及分布发生巨大波动,由此产生的在地核与地幔之间的电子壳层底部中负离子物质大风暴会非常强烈,强烈的负离子物质大风暴又会产生强大的交变电磁场。 将电子壳层中的多余电子视为超自由电子,由于有大量超自由电子和自由电子的存在,按金属导电的经典电子说,电子壳层的电阻由于电子壳层中的原子与超自由电子之间不存在固有的库仑作用联结。当超自由电子和自由电子在外电场的作用下作定向运动时,超自由电子不会通过电磁相互作用将定向运动所具有的能量传递给电子壳层中的原子物质,构成电子壳层的原子物质的无规则热运动也不会影响到超自由电子在外电场的作用下的定向运动,因此,地球内部地核与地幔之间的电子壳层是一个没有电阻的高温超导地层。 根据量子力学理论,电子具有波动性,具有波动性的超自由电子在电子壳层中传播时,由于波长与电子壳层中物质自由电子相差极大,其波长要比电子壳层中物质自由电子大很多,传播时不会受到电子壳层中原子物质散射(或偏析),使超自由电子在电子壳层中的传播不会受到阻碍,因此,电子壳层中的“固有”电阻对波长与其自身的自由电子相差极大的超自由电子的影响是微不足道的。 根据量子力学理论,存在于具有惰性气体结构原子轨道上的电子的排列不是任意的,超自由电子将趋于由自旋平行且反向的电子双双组成电子对。将地核与电子壳层视为一个巨大的“原子”,电子壳层中大量的超自由电子会双双组成大量的电子对,这种电子对组态可使系统的能量降低,形成稳定的结合。于是,在电子壳层中大量的超自由电子将趋于形成电子对组态。由于电子对的惯性质量极小,其热运动不会与电子壳层中的原子产生热能交换,换句话说,超自由电子形成的电子对的热运动不受电子壳层中原子热运动的影响,故利用电子壳层中大量的超自由电子和/或超自由电子组成的超自由电子对来传输电磁场能量,则电子壳层的电阻率将与电子壳层中超自由电子组成的电子对的密度成反比。由于地核的体积极大,温度和压力又相对较高,热压电效应造成电子气海洋中超自由电子组成的超自由电子对的密度极大,电子壳层的导电率极高,堪称是高温超导地层,使得存在于其中的电流就如同存在于超导线圈中的电流那用,可以永不消失地在其中流动,也使得在地球上形成了一个磁场强度较稳定的南北磁极。如上所述,太阳和月亮的引力作用,以及地核内部释放核能的不均匀性,会造成电子壳层中具有超流动性物质的密度及分布发生巨大波动,由此产生的在地核与地幔之间的负离子物质大风暴会非常强烈,强烈的负离子物质大风暴又会产生强大的交变电磁场,使得存在于电子壳层的电流分布发生变化,造成地球磁场的南北磁极发生一种低速运动,这种低速运动在历史上曾经多次造成地球的南北磁极翻转。 天文观测表明,太阳和木星具有很强的磁场,其中木星的磁场强度大约是地球磁场的20---40倍。太阳和木星上的元素主要是氢和少量的氦、氧等这类较轻的元素,其内部并没有大量的铁磁质元素,而地球上则含有大量的铁、钴、镍等铁磁质元素,那么,太阳和木星的磁场为何比地球还强呢? 众所周知,地核的半径约为3500公里,温度在5540℃左右,压力大约为350万个大气压。而木星内部的温度约为30000℃左右,压力也比地球内部高的多,太阳内部的压力、温度还要更高。热压电效应可在太阳和木星内部产生更加广阔的电子壳层,太阳和木星内部电子壳层的带电量也比地球内部电子壳层的带电量大的多,再加上木星的自转速度较快,其自转一周的时间为9小时56分30秒,木星内部电子壳层的运动的线速度也远高于地球内部的电子壳层,其磁场强度自然也要比地球高的多。 事实上,如果天体的内部温度超过铁、钴、镍的居里点,则天体的磁场强度与其内部是否含有铁、钴、镍等铁磁质元素无关,因为在居里点温度以上,它们的铁磁质性质会发生突变,这时它们已经转化为顺磁质元素了。 正是由于太阳、木星内部的压力、温度远高于地球,因此,太阳、木星上的磁场要比地球磁场强的多。而火星、水星的磁场比地球磁场弱,则说明火星、水星内部的压力、温度远低于地球。 此外,由于中微子具有磁矩,天体的磁场还可能与其引力作用俘获的冷中微子数量的多少有关。众所周知,在宇宙中存在着大量的中微子,其中部分中微子的运动速度相对较低,有可能被天体的万有引力作用俘获,堆积在天体的内部。对于引力较强的天体,其内部被俘获的冷中微子数量会较多,如果冷中微子在弱相互作用下,在天体的内部组合成结构较稳定的暗物质,因其不受“明”物质热运动的影响,其可在天体的内部按照一定顺序方向排列,则也会产生一定强度的磁场。

电和磁有何关系 电磁,在许多人的印象里,电和磁就像是一对相生相成、形影不离的孪生兄弟,也像是一对亲密无间、夫唱妻随的美满佳偶。说到电,必然也会说到磁;提到磁,自然也离不开电。如充满宇宙中的电磁波,它们对于我们来说简直就是如雷贯耳,因为它们对宇宙天体和生命物质发挥着极为重要的作用,它们就是电性和磁性的统一体。 电和磁确实有许多相似之处:带电体周围有电场,磁体周围也有磁场;同种电荷相斥,同名磁极也相斥;异种电荷相吸,异名磁极也相吸;变化的电场能激发磁场,变化的磁场也能激发电场;用摩擦的方法能使物体带上电,如果用磁铁的一极在一根铁棒上沿同一方向摩擦几次,也能使铁棒磁化——物理学家法拉第和麦克斯韦为此创立了“电生磁、磁生电”的电磁场理论。 但在19世纪以前,人们始终认为两者是各不相关的。直到19世纪初,科学界仍普遍认为电和磁是两种独立的作用。法国物理学家库仑就曾经论证过,电和磁是物质的两种截然不同的性质,虽然它们的作用定律在数学上极为相似,但是电和磁是不会相互转化的。库仑的这个看法在当时成了一种权威的理论。 但后来,电与磁之间的联系被发现了,如奥斯特发现的电流磁效应和安培发现的电流与电流之间相互作用的规律。再后来,法拉第提出了电磁感应定律,这样电与磁就连成一体了。 现在我们认为,电和磁是不可分割的,它们始终交织在一起。简单地说,就是电生磁、磁生电。变化的磁场能激发电场,反之,变化的电场也能激发磁场,有电必有磁,有磁才有电。它们总是紧密联系而不可分割的。 电流产生磁场 在“电和磁相互独立”的观点风行欧洲时,丹麦的科学家奥斯特却坚信电与磁之间有着某种联系。经过多年的研究,他终于在1820年发现了电流的磁效应:在一根直导线的附近放一枚小磁针,使磁针和导线平行,当导线中有足够强的电流通过时,磁针突然偏转,并与导线垂直,证明了电流周围存在着磁场。 如果一条直的金属导线通过电流,那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大,产生的磁场越强。磁场成圆形,围绕导线周围。磁场的方向可以根据“右手定则”来确定:将右手拇指伸出,其余四指并拢弯向掌心。这时,拇指的方向为电流方向,而其余四指的方向是磁场的方向。实际上,这种直导线产生的磁场类似于在导线周围放置了一圈N、S极首尾相接的小磁铁的效果。 如果有两条通电的直导线相互靠近,会发生什么现象?我们首先假设两条导线的通电电流方向相反。那么,根据上面的说明,两条导线周围都产生圆形磁场,而且磁场的走向相反。在两条导线之间的位置会是说明情况呢?不难想象,在两条导线之间,磁场方向相同。这就好像在两条导线中间放置了两块磁铁,它们的N极和N极相对,S极和S极相对。由于同性相斥,这两条导线会产生排斥的力量。类似地,如果两条导线通过的电流方向相同,它们会互相吸引。 如果一条通电导线处于一个磁场中,由于导线也产生磁场,那么导线产生的磁场和原有磁场就会发生相互作用,使得导线受力。这就是电动机和喇叭的基本原理。 1831年8月,法拉第在软铁环两侧分别绕2个线圈 ,其一为闭合回路,在导线下端附近平行放置一磁针;另一与电池组相连,接开关,形成有电源的闭合回路。实验发现,合上开关,磁针偏转;切断开关,磁针反向偏转,这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到,这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验,把产生感应电流的情形概括为5类:变化的电流, 变化的磁场,运动的恒定电流,运动的磁铁,在磁场中运动的导体。并把这些现象正式定名为电磁感应。 如果把一个螺线管两端接上检测电流的检流计,在螺线管内部放置一根磁铁。当把磁铁很快地抽出螺线管时,可以看到检流计指针发生了偏转,而且磁铁抽出的速度越快,检流计指针偏转的程度越大。同样,如果把磁铁插入螺线管,检流计也会偏转,但是偏转方向和抽出时相反。 为什么会发生这种现象呢?我们已经知道,磁铁会向周围的空间发出磁力线。如果把磁铁放在螺线管中,那么磁力线就会穿过螺线管。这时,如果把磁铁抽出,磁铁远离了螺线管,将造成穿过螺线管的磁力线数目减少(或者说线圈内部的磁通量减少)。正是这种穿过螺线管的磁力线数目(也就是磁通量)的变化使得螺线管中产生了感生电动势。如果线圈闭合,就产生电流,称为 电磁感应现象的发现,乃是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现,标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明,电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力的发展和科学技术的进步都发挥了重要的作用。

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也就是核磁共振成像,英文全称是:nuclear magnetic resonance imaging,之所以后来不称为核磁共振而改称磁共振,是因为日本科学家提出其国家备受核武器伤害,为表示尊重,就把核字去掉了。核磁共振是一种物理现象,作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域,到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆,把它称为核磁共振成像术(MR)。MR是一种生物磁自旋成像技术,它是利用原子核自旋运动的特点,在外加磁场内,经射频脉冲激后产生信号,用探测器检测并输入计算机,经过处理转换在屏幕上显示图像。MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术,而且不同于已有的成像术,因此,它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像,不会产生CT检测中的伪影;不需注射造影剂;无电离辐射,对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效,同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。MR也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT,带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MR的检查,另外价格比较昂贵。磁共振成像是断层成像的一种,它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。磁共振成像技术正是基于这一物理现象。1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的方法,这种方法可以重建出人体图像。磁共振成像技术与其它断层成像技术(如CT)有一些共同点,比如它们都可以显示某种物理量(如密度)在空间中的分布;同时也有它自身的特色,磁共振成像可以得到任何方向的断层图像,三维体图像,甚至可以得到空间-波谱分布的四维图像。像PET和SPET一样,用于成像的磁共振信号直接来自于物体本身,也可以说,磁共振成像也是一种发射断层成像。但与PET和SPET不同的是磁共振成像不用注射放射性同位素就可成像。这一点也使磁共振成像技术更加安全。从磁共振图像中我们可以得到物质的多种物理特性参数,如质子密度,自旋-晶格驰豫时间T1,自旋-自旋驰豫时间T2,扩散系数,磁化系数,化学位移等等。对比其它成像技术(如CT 超声 PET等)磁共振成像方式更加多样,成像原理更加复杂,所得到信息也更加丰富。因此磁共振成像成为医学影像中一个热门的研究方向。核磁共振成像原理:原子核带有正电,许多元素的原子核,如1H、19FT和31P等进行自旋运动。通常情况下,原子核自旋轴的排列是无规律的,但将其置于外加磁场中时,核自旋空间取向从无序向有序过渡。自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长,当系统达到平衡时,磁化强度达到稳定值。如果此时核自旋系统受到外界作用,如一定频率的射频激发原子核即可引起共振效应。在射频脉冲停止后,自旋系统已激化的原子核,不能维持这种状态,将回复到磁场中原来的排列状态,同时释放出微弱的能量,成为射电信号,把这许多信号检出,并使之能进行空间分辨,就得到运动中原子核分布图像。原子核从激化的状态回复到平衡排列状态的过程叫弛豫过程。它所需的时间叫弛豫时间。弛豫时间有两种即T1和T2,T1为自旋-点阵或纵向驰豫时间T2,T2为自旋-自旋或横向弛豫时间。磁共振最常用的核是氢原子核质子(1H),因为它的信号最强,在人体组织内也广泛存在。影响磁共振影像因素包括:(a)质子的密度;(b)弛豫时间长短;(c)血液和脑脊液的流动;(d)顺磁性物质(e)蛋白质。磁共振影像灰阶特点是,磁共振信号愈强,则亮度愈大,磁共振的信号弱,则亮度也小,从白色、灰色到黑色。各种组织磁共振影像灰阶特点如下;脂肪组织,松质骨呈白色;脑脊髓、骨髓呈白灰色;内脏、肌肉呈灰白色;液体,正常速度流血液呈黑色;骨皮质、气体、含气肺呈黑色。核磁共振的另一特点是流动液体不产生信号称为流动效应或流动空白效应。因此血管是灰白色管状结构,而血液为无信号的黑色。这样使血管很容易软组织分开。正常脊髓周围有脑脊液包围,脑脊液为黑色的,并有白色的硬膜为脂肪所衬托,使脊髓显示为白色的强信号结构。核磁共振已应用于全身各系统的成像诊断。效果最佳的是颅脑,及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。对心血管疾病不但可以观察各腔室、大血管及瓣膜的解剖变化,而且可作心室分析,进行定性及半定量的诊断,可作多个切面图,空间分辨率高,显示心脏及病变全貌,及其与周围结构的关系,优于其他X线成像、二维超声、核素及CT检查。在对脑脊髓病变诊断时,可作冠状、矢状及横断面像。检查目的:颅脑及脊柱、脊髓病变,五官科疾病,心脏疾病,纵膈肿块,骨关节和肌肉病变,子宫、卵巢、膀胱、前列腺、肝、肾、胰等部位的病变。优点:1.MRI对人体没有损伤;2.MRI能获得脑和脊髓的立体图像,不像CT那样一层一层地扫描而有可能漏掉病变部位;3.能诊断心脏病变,CT因扫描速度慢而难以胜任;4.对膀胱、直肠、子宫、阴道、骨、关节、肌肉等部位的检查优于CT。缺点:1.和CT一样,MRI也是影像诊断,很多病变单凭MRI仍难以确诊,不像内窥镜可同时获得影像和病理两方面的诊断;2.对肺部的检查不优于X线或CT检查,对肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查不比CT优越,但费用要高昂得多;3.对胃肠道的病变不如内窥镜检查;4.体内留有金属物品者不宜接受MRI。5. 危重病人不能做6.妊娠3个月内的7.带有心脏起搏器的核磁共振检查的注意事项由于在核磁共振机器及核磁共振检查室内存在非常强大的磁场,因此,装有心脏起搏器者,以及血管手术后留有金属夹、金属支架者,或其他的冠状动脉、食管、前列腺、胆道进行金属支架手术者,绝对严禁作核磁共振检查,否则,由于金属受强大磁场的吸引而移动,将可能产生严重后果以致生命危险。一般在医院的核磁共振检查室门外,都有红色或黄色的醒目标志注明绝对严禁进行核磁共振检查的情况。身体内有不能除去的其他金属异物,如金属内固定物、人工关节、金属假牙、支架、银夹、弹片等金属存留者,为检查的相对禁忌,必须检查时,应严密观察,以防检查中金属在强大磁场中移动而损伤邻近大血管和重要组织,产生严重后果,如无特殊必要一般不要接受核磁共振检查。有金属避孕环及活动的金属假牙者一定要取出后再进行检查。有时,遗留在体内的金属铁离子可能影响图像质量,甚至影响正确诊断。在进入核磁共振检查室之前,应去除身上带的手机、呼机、磁卡、手表、硬币、钥匙、打火机、金属皮带、金属项链、金属耳环、金属纽扣及其他金属饰品或金属物品。否则,检查时可能影响磁场的均匀性,造成图像的干扰,形成伪影,不利于病灶的显示;而且由于强磁场的作用,金属物品可能被吸进核磁共振机,从而对非常昂贵的核磁共振机造成破坏;另外,手机、呼机、磁卡、手表等物品也可能会遭到强磁场的破坏,而造成个人财物不必要的损失。近年来,随着科技的进步与发展,有许多骨科内固定物,特别是脊柱的内固定物,开始用钛合金或钛金属制成。由于钛金属不受磁场的吸引,在磁场中不会移动。因此体内有钛金属内固定物的病人,进行核磁共振检查时是安全的;而且钛金属也不会对核磁共振的图像产生干扰。这对于患有脊柱疾病并且需要接受脊柱内固定手术的病人是非常有价值的。但是钛合金和钛金属制成的内固定物价格昂贵,在一定程度上影响了它的推广应用。编辑词条开放分类:医疗、医学影像参考资料:1.医学影像技术贡献者:wtrecamel、yo不动、waterone83、袖吞乾坤小武侯、dairui725本词条在以下词条中被提及:海洛因、肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症、原发性肝癌“MRI”在英汉词典中的解释(来源:百度词典):. = Magnetic Resonance Imaging 【医】磁共振造影2. = Machine Readable Information 【电脑】机读信息

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看这样行不:【摘要】 目的:明确5种MRI征象对膝关节盘状半月板的诊断价值。方法:分析532例经关节镜证实的膝关节MRI图像,其中包括43例盘状半月板及其不同程度损伤的MRI图像。在不告知关节镜结果的条件下, 由2名有经验的放射科医生分别对诊断盘状半月板的5个征象及其不同程度损伤进行评价,差异协商解决。分别计算出每种征象的敏感性。结果:冠状面上外侧半月板中部最窄处>15 mm或与外侧平台关节面的比值>50%;矢状面上(层厚4 mm)半月板的前后角相连形成“领结样”改变达四层或四层以上。此两种征象的敏感性分别为%和%,诊断率最具可靠性。盘状半月板常合并变性、撕裂,且不同程度的损伤可影响盘状半月板征象的准确判断。结论:盘状半月板在MRI有多种征象,各种征象对诊断的能力有所不同。当合并不同程度损伤时亦会影响其征象的正确判断。 【关键词】 膝关节 盘状半月板 核磁共振 MR imaging of Discoid Menisci of the knee: evaluation with signs LI Pei, ZHENG Zhuo-qing, YUAN Liang(1. The third affiliated hospital of Xinxiang medical college, Henan 453000, China; 2. The third affiliated hospital of Beijing university) 【Abstract】 Objective:To determine the value of five MRI imaging signs in diagnosing discoid menisci and injury of the knee. Methods:MRI imaging of 532 knees with subsequent attenuated exams were retrospectively evaluated, based on the results of arthroscopy of 43 discoid menisci. .two radiologist evaluated each MRI exam independently with discrepancies resolved by consensus. Each MRI exam was analyzed for the five sign, sensitivity for diagnosing discoid menisci were calculated for the presence of each individual : The ratio of width of meniscus to that of tibia plateau was over 50%. On the sagittal plane, there were consecutive 4 layers or more showed"tie"change which derived form the connection of anterior and posterior horns. The sensitivities of there two signs ranged was and . The following two signs had higher value. Discoid menisci were often combined with degeneration and laceration, different injure can affect the accurate judgment of signs in discoid : Discoid menisci have many signs on MRI imaging, different signs have different diagnosing ability. The accurate judgment of signs can be affected when combined with different injure. 【Key words】Knee; Discoid menisci; MRI 盘状半月板作为一种先天畸形改变了膝关节的正常解剖,容易导致半月板的损伤。MRI是目前诊断半月板病变的最佳手段。分析532例经关节镜证实的43例盘状半月板膝关节图像,致力于明确MRI各个征象对诊断盘状半月板的价值,且合并损伤后,明确其损伤程度的诊断价值。 1 材料与方法 一般资料 对象2005年6月至2006年6月间检查并经关节镜证实的532例膝关节图像,其中盘状半月板43例, 25例女性,18例男性,年龄11~70岁,有3人为双膝,右膝19 例,左膝 24例,均为外侧半月板。 MRI检查方法 所有病例均使用德国西门子 MRI扫描仪(Vislon)常规包裹或表面线圈。患者伸直位,所有膝关节接受常规MRI扫描,至少扫描矢状面和冠状面。矢状面采用自旋回波T1WI( TR=440 ms. TE=12 ms)快速自旋回波T2WI(TSET T2WI:TR=3 094 ms. TE=96 ms)或快速小角度激发(FLASH:TR=425 ms. TE=11 ms 翻转角为20°或90°),冠状面采用脂肪饱和抑制SE双回波(TR=3500 ms,TE=16/96 ms)所扫层厚均为4 mm,间距为 mm。 资料分析方法 在不告知关节镜结果的条件下由两名经验丰富的放射科医生分别阅片,差异协商解决。 评价文献中诊断盘状半月板的5个常用标准〔1-4〕。 前后角连续性 在矢状面上以4 mm层厚扫描,有四层或四层以上显示半月板前后角连续性呈“领结样”改变。 矢状面后角与前角最大高度差≥2 mm。 内外侧半月板高度差 冠状位盘状半月板外侧缘的最大高度高于对侧>2 mm。 半月板宽度或冠状面上侧块最小宽度:半月板最窄处的宽度>15 mm或超过胫骨一侧平台一半以上。 矢状面上半月板次外层最小厚度>2 mm。 分别测量前角、体部及后角的高度和宽度 2 结果 在532例膝关节MRI图像中,经关节镜确诊43例盘状半月板,两位医生对其盘状半月板的5种征象分析如下:(1)前后角连续性达四层或四层以上,有31例出现此征象,敏感性为%;(2)矢状面后角与前角最大高度差≥2 mm,有24例出现此征象,敏感性为%;(3)内外侧半月板高度差,15例出现此征象,敏感性%;(4)半月板宽度或冠状面上侧块最小宽度>15 mm或超过胫骨一侧平台一半以上,有37例出现此征象,敏感性%;(5)矢状面上半月板次外层最小厚度>2 mm,有 6例出现此征象,敏感性%。同时出现以上5种征象的有4例,5种都没出现的有5例,出现第(1)种和第(4)种征象的有31例,出现2种或2种以上征象的有35例。此组病例经关节镜证实有40例合并不同程度损伤,其中半月板变性3例,半月板撕裂37例,发生桶柄状撕裂的有11例,半月板囊肿形成1例。表1 43例盘状半月板前角、体部、后角高度及宽度范围及平均值测量(略)

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先标有机物分子式,标核磁共振仪的型号,溶剂溶剂峰,再按化学位移从大到小依次超出。1、标识溶剂峰、旋转边锋以及13C卫星峰等杂质峰。2、根据峰或组峰的数目确定氢核的种类。3、根据峰或组峰中心化学位移确定归属。4、根据峰或组峰积分面积比计算各组峰相应氢核数。5、根据峰的形状和转合常数确定基团之间的相互关系。6、采用重水氘交换的方法识别-O、-N、-COOH等基团上的活泼氢。7、综合其他各种分析,推出分子结构并对结论进行核对。

毕业论文是高等教育自学考试本科专业应考者完成本科阶段学业的最后一个环节,它是应考者的总结性独立作业,目的在于总结学习专业的成果,培养综合运用所学知识解决实际问题的能力。从文体而言,它也是对某一专业领域的现实问题或理论问题进行科学研究探索的具有一定意义的论说文。完成毕业论文的撰写可以分两个步骤,即选择课题和研究课题。首先是选择课题。选题是论文撰写成败的关键。因为,选题是毕业论文撰写的第一步,它实际上就是确定“写什么”的问题,亦即确定科学研究的方向。如果“写什么”不明确,“怎么写”就无从谈起。教育部自学考试办公室有关对毕业论文选题的途径和要求是“为鼓励理论与工作实践结合,应考者可结合本单位或本人从事的工作提出论文题目,报主考学校审查同意后确立。也可由主考学校公布论文题目,由应考者选择。毕业论文的总体要求应与普通全日制高等学校相一致,做到通过论文写作和答辩考核,检验应考者综合运用专业知识的能力”。但不管考生是自己任意选择课题,还是在主考院校公布的指定课题中选择课题,都要坚持选择有科学价值和现实意义的、切实可行的课题。选好课题是毕业论文成功的一半。

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其实吧,网上这些论文都循环了,建议你图书馆找本书来看看。兄弟同不同意??

去听老师讲和同学的积极发言,我认为这样的学习才是最好的~2. 多思多问,不要知其然而不知其所以然 学习物理关键在于多思考,搞清楚其中的原理。学习物理不是简单的套用公式,进行数字推导;物理重要的是要掌握扎实的基础知识。要对基本物理概念、物理规律清楚弄清本质,明白相关概念和规律之间的联系,明白物理公式定理、定律在什么条件下应用,而不能简单地以做习题对基本概念和基本规律的学习和理解,如果概念不清做题不仅费时间费精力,而且遇到的矛盾或困惑就越多.做习题的目的是为了巩固基本知识,从而达到灵活运用。所以上课时是最重要的时间段,也许你上课不过听了一个小时,也比你可惜啊一个人啃书本强得多~3. 预习和复习是学习物理的必经步骤 与学习任何课程一样,学习大学物理也要牢牢抓住课前预习、课堂听讲、做好笔记、课后复习(包括完成作业)和考前复习这几个主要环节。课前预习就是粗略浏览将要学习的内容,目的在于明确课堂上必须重点解决的问题;课堂听讲就是要学习老师引出物理概念的目的、建立物理模型的思路、描述物理现象的方式、演绎物理原理的程序、解释物理定律的思想、分析物理问题的过程、解决物理问题的方法。在课堂上最重要的是学习物理思想和物理方法,同时以提纲的形式记录老师授课的全过程,重点记录课本上没有的内容和自己觉得重要的东西, 以备查阅。课后复习(包括完成作业)就是所谓的“把书读厚”,既要全面回顾课堂听讲的过程和所学内容,又要凭借记忆和查阅课本,把提纲式课堂笔记补充为详细笔记,并写下自己的思考体会,还要理清知识重点、难点以及解决某类物理问题的步骤和技巧,更要在完成作业的过程中巩固所学知识、解决发现存在的问题。考前复习就是所谓的“把书再读薄”,此时的重点不在于记忆概念、定律和结论,而在于理清课程体系和知识框架、独特的研究方法和思想模式、常见问题的处理流程和技巧、常用的数学知识,当然还要查漏补缺。 以上就是本学期来,我学习物理的心得和体会,当然肯定还有什么不足或者需要补充的地方,而我也会不断总结,边学习边体会,在物理的这片天空下闯出自己的一2/13页块地~篇二:大学物理学习心得体会-787 大学物理学习心得 从初中正是开始学习物理到现在已经接触物理近七年了,这期间对物理这门学科有了一定的认识和了解。同时,我们对如何学好物理也都有自己的方法和心得。 《大学物理》是我们工科必修的一门重要基础课,但由于我们现在所学的《大学物理》涵盖内容广泛,包括力学、热学、量子力学以及相对论,并且对高等数学、线性代数等数学基础要求较高,使得大家对这门课的学习感到很困难。而且《大学物理》并没有像大学英语、计算机基础等基础课一样有相关的水平考试,其考试结果并没有成为大学生就业的参考标准之一,因此没有引起大学生的足够重视。因上述原因,大学物理很难调动学生的学习积极性。 任何一门课程的学习都离不开课堂与课后学习这两个环节。但由大学的教育现状可知,部分人没有认真听课,在课堂上的学习效率比较低下。这个是个人兴趣问题,并不是在短期内能解决的,但我们十分有必要提高我们的听课效率。那么如何达到高效呢,我们听课的时候要围绕着老师的思路,跟着老师的问题提示思考,同时又能提出一些自己不太明白的问题。对于老师的一些分析,课本上没有的,及时提笔注释在书上相应的空白地方,便于自己看书时理解。 课堂上认真听讲,课后,我们在完成作业之前应该先仔细看书回顾一下课堂内容,再结合例题加深理解,然后动笔做作业。同时,在课后复习时,我们应注意几个问题,首先就是基本概念、基本公式的学习,这个直接看课本就行了,但要注意公式的推导过程和应用范围, 最好就是把重要公式自己推导一次加深印象。然后就是做题巩固记忆,先看一下例题还是有好处的,即使有不少例题很简单,但都是经典题目,虽然不难但基本体现了课本知识的应用。做适量课外的题目对加深公示的理解也有很大的帮助。遇到不懂的题目可以在课下的时候问一下老师,同时我觉得与同学交流一下也有很好的效果,可以知道别人的思路与自己有何不同,进而比较各种方法的优缺点,达到双赢的效果。除此之外,我认为可以借助一些其他教材或辅导资料来扩展我们的视野,不同的教材分析3/13页问题的角度可能不同,而且有些教材可能更符合我们的思维方式,便于我们加深对原理的理解。 课堂把握重点与细节,课后下功夫通过各种途径来巩固加深理解。与此同时,提高学习大学物理的兴趣是很重要的。大学物理是一门实验学科,多看一下实验不但对相关概念有更多感性认知,而且还能提高对物理学习的兴趣和热情。虽然由于实验条件的限制,不可能在课堂上看到实验,但我们可以充分地利用网络资源,了解一下实验过程和结果。了解一下物理学史和最新物理的成果也能提高我们的兴趣。 要学好大学物理,还要培养用高等数学来思考、处理物理问题的能力。如果硬要把中学物理和大学物理做一个比较的话,我要说,中学解决“恒”的问题,如物体在恒力作用下的运动,恒力的功等等;大学物理处理“变”的问题,如变力的冲量,变力的功等等。从数学角度来说,中学物理使用初等数学解题,而大学物理趋向于用高等数学解题。不少学生不适应这种变化,还停留在原来的认识水平上。他 们只习惯于把中学的思维、方法生搬硬套到新的物理情境中,不善于变换认识角度,不善于改变解决问题的方式。尽管老师反复强调,但仍有不少同学仍按照原来的思路去分析、处理问题,这时思维定势带来的消极影响,给物理学习带来了障碍。数学不仅是一种计算工具,更是对物理现象进行抽象、概括的表现手段。在大学物理中,许多概念和规律都是用高等数学的形式表达出来的。 我们还要调整好我们的学习态度,积极进取,不要松懈。从我们的学习状态等非智力因素看,许多同学进入大学后往往有松一口气的想法,甚至高呼60分万岁,加之对大学物理与中学物理的质的飞跃认识不足,一旦觉醒过来,已经欠账太多,尽管有的同学加倍弥补,也收效甚微,他们会因心理平衡受到破坏而是去学习的信心。有的同学有一个模糊的认识,就凭我中学物理的水平,大学马虎一点,及格总不成问题,就放松了对自己的要求。结果怎样,期末考试不及格,补考还是不及格。 思想上不重视,主观上不努力,上课不认真听讲,课后抄作业之风盛行。像这样,想学好大学物理是不可能的,想及格都难。 总的来说,要学好大学物理也不是一件难事,我们只要做好三件事:一是认真读书,高清物理概念。如三大守恒定律的条件和应用,高4/13页斯定理、安培环路定理的意义等等。二是认真做好习题。课本上的习题都是精心设计的,它可以帮助你理解、掌握所学内容。三是多阅读相关辅导资料,尤其是《大学物理学习指导》,该书内容全面,信息量大,题目典型,它是我们的良师益友。在这本书上花点时间,你是不会后悔的。四是心态上积极进取,不松不懈,严格要求自己,在思想上给与足够的重视。 以上基本是我在大学物理学习过程中的心得体会。篇三:大学物理学习感想 班级:姓名:学号:转眼之间,已经学习大学物理这门课将近一年的时间了,回首这一年的学习经历,感触颇多。 对于我们这些理工科的大学生来讲,物理不是一门陌生的课程,我们从初中开始接触物理知识,高中又学了三年的物理,这可能有助于大学物理的教学,因为我们已具有一定的物理基础知识,也可能不利于大学物理的学习,因为大学物理和中学物理在教学方法、学习方法等各方面有许多不同,我们已习惯于中学物理的教学方法和学习方法,已经形成了一定的思维定势,将对大学物理的教学和学习带来负面影响。 在高中时候,物理的学习更多的的是为了做题,很多题目有自己固定的解题步骤、方法,往往我们可以以一概全,掌握一个问题从而掌握一系列的问题,很多时候我们不用有什么想法,只是单纯的代入公式中就可以把题目解出来,稍微难点的题目也只是有点技巧性的思路或者计算方法,从这些学习中很难学习到思想性的东西,高中物理老师的教学方式就是让同学们很好的掌握解决各种物理问题的同一方法,锻炼同学们更有速率和效率的解决问题。 而在步入大学物理的学习后,我发现大学物理和高中物理有着很大意义上的差异,大学物理老师的教学更大程度上是对学生的引导,由于课时比较少无法更加详细的展开讲解,所以老师更多的是物理思想、物理方法的介绍,更多的问题留给我们自己在课下自己

电磁学计算方法的研究进展和状态摘 要:介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态,对几种富有代表性的算法做了介绍,并比较了各自的优势和不足,包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。 关键词:矩量法;有限元法;时域有限差分方法;复射线方法 1 引 言 1864年Maxwell在前人的理论(高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在)和实验的基础上建立了统一的电磁场理论,并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律,这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式,最后得到解析解。这种方法可以得到问题的准确解,而且效率也比较高,但是适用范围太窄,只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧,甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来,随着电子计算机技术的发展,一些电磁场的数值计算方法发展起来,并得到广泛地应用,相对于经典电磁理论而言,数值方法受边界形状的约束大为减少,可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点,一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决,常需要将多种方法结合起来,互相取长补短,因此混和方法日益受到人们的重视。 本文综述了国内外计算电磁学的发展状况,对常用的电磁计算方法做了分类。2 电磁场数值方法的分类 电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。频域技术主要有矩量法、有限差分方法等,频域技术发展得比较早,也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。时域法的引入是基于计算效率的考虑,某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时,频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算,然后做傅里叶反变换才能求得解答,计算精度受到采样点的影响。若有非线性部分随时间变化,采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法,如GTD,UTD和射线理论。 从求解方程的形式看,可以分为积分方程法(IE)和微分方程法(DE)。IE和DE相比,有如下特点:IE法的求解区域维数比DE法少一维,误差限于求解区域的边界,故精度高;IE法适合求无限域问题,DE法此时会遇到网格截断问题;IE法产生的矩阵是满的,阶数小,DE法所产生的是稀疏矩阵,但阶数大;IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题,DE法可直接用于这类问题〔1〕。3 几种典型方法的介绍 有限元方法是在20世纪40年代被提出,在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。目前,作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法,有限元法已非常著名。 有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。其定解问题为: 应用变分原理,把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题,利用对区域D的剖分、插值,离散化变分问题为普通多元函数的极值问题,进而得到一组多元的代数方程组,求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤: ①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。 ②剖分场域D,并选出相应的插值函数。 ③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题,得到如下一组代数方程组:其中:Kij为系数(刚度)矩阵;Xi为离散点的插值。 ④选择合适的代数解法解式(2),即可得到待求边值问题的数值解Xi(i=1,2,…,N) (2)矩量法 很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕: L(f)=g(3)其中:L是线性算子,f是未知的场或其他响应,g是已知的源或激励。 在通常的情况下,这个方程是矢量方程(二维或三维的)。如果f能有方程解出,则是一个精确的解析解,大多数情况下,不能得到f的解析形式,只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1,f2,f3,…,fn的线性组合:其中:an是展开系数,fn为展开函数或基函数。 对于精确解式(2)通畅是无限项之和,且形成一个基函数的完备集,对近似解,将式 (2)带入式(1),再应用算子L的线性,便可以得到: m=1,2,3,…此方程组可写成矩阵形式f,以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。 在电磁散射问题中,散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。如果目标特征尺度可以与波长比较,则可以采用一般的矩量法;如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围,那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响,有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的,因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比(N为离散点数),而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。这时需要较高的数学技巧,如采用小波展开,选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。 (3)时域有限差分方法 时域有限差分(FDTD)是电磁场的一种时域计算方法。传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的,这些年以来,时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性,尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。FDTD法直接求解依赖时间变量的麦克斯韦旋度方程,利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转换为差分形式,这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。电场和磁场分量在空间被交叉放置,这样保证在介质边界处切向场分量的连续条件自然得到满足。在笛卡儿坐标系电场和磁场分量在网格单元中的位置是每一磁场分量由4个电场分量包围着,反之亦然。 这种电磁场的空间放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然几何结构。因此FDTD算法是计算机在数据存储空间中对连续的实际电磁波的传播过程在时间进程上进行数字模拟。而在每一个网格点上各场分量的新值均仅依赖于该点在同一时间步的值及在该点周围邻近点其他场前半个时间步的值。这正是电磁场的感应原理。这些关系构成FDTD法的基本算式,通过逐个时间步对模拟区域各网格点的计算,在执行到适当的时间步数后,即可获得所需要的结果。 在上述算法中,时间增量Δt和空间增量Δx,Δy和Δz不是相互独立的,他们的取值必须满足一定的关系,以避免数值不稳定。这种不稳定表现为在解显式 差分方程时随着时间步的继续计算结果也将无限制的67增加。为了保证数值稳定性必须满足数值稳定条件:其中:(对非均匀区域,应选c的最大值)〔4〕。 用差分方法对麦克斯韦方程的数值计算还会在网格中引起所模拟波模的色散,即在FDTD网格中数字波模的传播速度将随波长、在网格中的传播方向以及离散化的情况而改变。这种色散将导致非物理原因引起的脉冲波形的畸变、人为的各向异性及虚拟的绕射等,因此必须考虑数值色散问题。如果在模拟空间中采用大小不同的网格或包含不同的介质区域,这时网格尺寸与波长之比将是位置的函数,在不同网格或介质的交界面处将出现非物理的绕射和反射现象,对此也应该进行定量的研究,以保证正确估计FDTD算法的精度。在开放问题中电磁场将占据无限大空间,而由于计算机内存总是有限的,只能模拟有限空间,因此差分网格在某处必将截断,这就要求在网格截断处不引起波的明显反射,使对外传播的波就像在无限大空间中传播一样。这就是在截断处设置吸收边界条件,使传播到截断处的波被边界吸收而不产生反射,当然不可能达到完全没有反射,目前已创立的一些吸收边界条件可达到精度上的要求,如Mur所导出的吸收边界条件。 (4)复射线方法 复射线是用于求解波场传播和散射问题的一种高频近似方法。他根据几何光学理论和几何绕射理论的分析方法和计算公式,在解析延拓的复空间中求解复射线轨迹和场的振幅和相位,从而直接得出局部不均匀波(凋落波)的传播和散射规律〔5〕。复射线方法是包括复射线追踪、复射线近轴近似、复射线展开以及复绕射线等处理技术在内的一系列处理方法的统称。其共同特点在于:通过将射线参考点坐标延拓到复空间而建立了一个简单而统一的实空间中波束/射线束(Bundle ofrays)分析模型;通过费马原理及其延拓,由基于复射线追踪或复射线近轴近似的处理技术,构造了射线光学架构下有效的鞍点场描述方法等。例如,复射线追踪法将射线光学中使用的射线追踪方法和场强计算公式直接地解析延拓到复空间,利用延拓后的复费马原理进行复射线搜索,从而求出复射线轨迹和复射线场。这一方法的特点在于可以基于射线光学方法有效地描述空间中波束的传播,因此,提供了一类分析波束传播的简便方法。其不足之处是对每一个给定的观察点必须进行一次二维或四维的复射线轨迹搜索,这是一个十分花费时间的计算机迭代过程。4 几种方法的比较和进展 将有限元法移植到电磁工程领域还是二十世纪六七十年代的事情,他比较新颖。有限元法的优点是适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题。这种方法的各个环节可以实现标准化,得到通用的计算程序,而且有较高的计算精度。但是这种方法的计算程序复杂冗长,由于他是区域性解法,分割的元素数和节点数较多,导致需要的初始数据复杂繁多,最终得到的方程组的元数很大,这使得计算时间长,而且对计算机本身的存储也提出了要求。对电磁学中的许多问题,有限元产生的是带状(如果适当地给节点编号的话)、稀疏阵(许多矩阵元素是0)。但是单独采用有限元法只能解决开域问题。用有限元法进行数值分析的第一步是对目标的离散,多年来人们一直在研究这个问题,试图找到一种有效、方便的离散方法,但由于电磁场领域的特殊性,这个问题一直没有得到很好的解决。问题的关键在于一方面对复杂的结构,一般的剖分方法难于适用;另一方面,由于剖分的疏密与最终所形成的系数矩阵的存贮量密切相关,因而人们采用了许多方法来减少存储量,如多重网格法,但这些方法的实现较为困难〔6〕。 网格剖分与加密是有限元方法发展的瓶颈之一,采用自适应网格剖分和加密技术相对来说可以较好地解决这一问题。自适应网格剖分根据对场量分布求解后的结果对网格进行增加剖分密度的调整,在网格密集区采用高阶插值函数,以进一步提高精度,在场域分布变化剧烈区域,进行多次加密。 这些年有限元方法的发展日益加快,与其他理论相结合方面也有了新的进展,并取得了相当应用范围的成果,如自适应网格剖分、三维场建模求解、耦合问题、开域问题、高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等,还包括一些尚处于探索阶段的工作,如拟问题、人工智能和专家系统在电磁装置优化设计中的应用、边基有限元法等,这些都使得有限元方法的发展有了质的飞跃。 矩量法将连续方程离散化为代数方程组,既适用于求解微分方程,又适用于求解积分方程。他的求解过程简单,求解步骤统一,应用起来比较方便。然而 77他需要一定的数学技巧,如离散化的程度、基函数与权函数的选取,矩阵求解过程等。另外必须指出的是,矩量法可以达到所需要的精确度,解析部分简单,可计算量很大,即使用高速大容量计算机,计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用,已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。 FDTD用有限差分式替代时域麦克斯韦旋度方程中的微分式,得到关于场分量的有限差分式,针对不同的研究对象,可在不同的坐标系中建模,因而具有这几个优点,容易对复杂媒体建模,通过一次时域分析计算,借助傅里叶变换可以得到整个同带范围内的频率响应;能够实时在现场的空间分布,精确模拟各种辐射体和散射体的辐射特性和散射特性;计算时间短。但是FDTD分析方法由于受到计算机存储容量的限制,其网格空间不能无限制的增加,造成FDTD方法不能适用于较大尺寸,也不能适用于细薄结构的媒质。因为这种细薄结构的最小尺寸比FDTD网格尺寸小很多,若用网格拟和这类细薄结构只能减小网格尺寸,而这必然导致计算机存储容量的加大。因此需要将FDTD与其他技术相结合,目前这种技术正蓬勃发展,如时域积分方程/FDTD方法,FDTD/MOM等。FDTD的应用范围也很广阔,诸如手持机辐射、天线、不同建筑物结构室内的电磁干扰特性研究、微带线等〔7〕。 复射线技术具有物理模型简单、数学处理方便、计算效率高等特点,在复杂目标散射特性分析等应用领域中有重要的研究价值。典型的处理方式是首先将入射平面波离散化为一组波束指向平行的复源点场,通过特定目标情形下的射线追踪、场强计算和叠加各射线场的贡献,可以得到特定观察位置处散射场的高频渐进解。目前已运用复射线分析方法对飞行器天线和天线罩(雷达舱)、(加吸波涂层)翼身结合部和进气道以及涂层的金属平板、角形反射器等典型目标散射特性进行了成功的分析。尽管复射线技术的计算误差可以通过参数调整得到控制,但其本身是一种高频近似计算方法,由于入射波场的离散和只引入鞍点贡献,带来了不可避免的计算误差。总的来说复射线方法在目标电磁散射领域还是具有独特的优势,尤其是对复杂目标的处理。5 结 语 电磁学的数值计算方法远远不止以上所举,还有边界元素法、格林函数法等,在具体问题中,应该采用不同的方法,而不应拘泥于这些方法,还可以把这些方法加以综合应用,以达到最佳效果。 电磁学的数值计算是一门计算的艺术,他横跨了多个学科,是数学理论、电磁理论和计算机的有机结合。原则上讲,从直流到光的宽频带范围都属于他的研究范围。为了跟上世界科技发展的需要,应大力进行电磁场的并行计算方法的研究,不断拓广他的应用领域,如生物电磁学、复杂媒质中的电磁正问题和逆问题、医学应用、微波遥感应用、非线性电磁学中的混沌与分叉、微电子学和纳米电子学等。参考文献〔1〕 文舸一.计算电磁学的进展与展望〔J〕.电子学报,1995,23(10):62-69.〔2〕 刘圣民.电磁场的数值方法〔M〕.武汉:华中理工大学出版社,1991.〔3〕 张成,郑宏兴.小波矩量法求解电磁场积分方程〔J〕.宁夏大学学报(自然科学版),2000,21(1):76-79. 〔4〕 王长清.时域有限差分(FD-TD)法〔J〕.微波学报,1989,(4):8-18.〔5〕 阮颖诤.复射线理论及其应用〔M〕.成都:电子工业出版社,1991.〔6〕 方静,汪文秉.有限元法和矩量法结合分析背腔天线的辐射特性〔J〕.微波学报,2000,16(2):139-143.〔7〕 杨永侠,王翠玲.电磁场的FDTD分析方法〔J〕.现代电子技术,2001,(11):73-74.〔8〕 洪伟.计算电磁学研究进展〔J〕.东南大学学RB (自然科学版),2002,32(3):335-339.〔9〕 王长清,祝西里.电磁场计算中的时域有限差分法〔M〕.北京:北京大学出版社,1994.〔10〕 楼仁海,符果行,袁敬闳.电磁理论〔M〕.成都:电子科技大学出版社,1996. 现代电子技术

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