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World File Search System电磁力
空间表面的电位
在过去十年中，地球磁层中的航天器测量到的静电电位高达数十 kV 量级。太空观测结果显示太阳系中的自然物体也存在巨大电位。静电放电可能对航天器造成物质损坏和操作干扰。尘埃等自然物体可能受到干扰，其运动受到电磁力的影响。太空中物体的电位由各种充电电流之间的平衡决定。最重要的是等离子体粒子的电荷转移、光电发射和二次电子发射，有时其他充电机制也会起作用。物体的电荷和运动以及局部磁场和电场都会影响电流。电介质表面可能具有表面电位梯度，这可以通过产生势垒来影响电流平衡。这些过程针对太阳系和星际空间中的物体进行了评估。预期的平衡电位范围从电离层的负几十分之一伏到安静磁层和行星际空间的正几伏。然而，在热等离子体（如受扰磁层）中，尤其是在阴影表面上，可能会出现较大的负电位。星际空间中的电位可以是正的也可以是负的，这取决于当地辐射场和等离子体的特性。在已测量过航天器电位的地区，结果通常与这些预期一致。偏差可以归因于偏置或介电表面的影响，或天线等大型结构中的磁感应效应。已经开展了深入的研究工作，以测量材料特性、研究充电和放电过程、将电流平衡建模为真实的航天器配置，并获取太空中的更多数据。已经使用被动方法（例如仔细选择表面材料）和主动方法（例如发射带电粒子束）进行了航天器电位控制实验。该评论最后对充电效应可能发挥重要作用的天体物理应用进行了调查。
电磁场（3-0-0）讲义...
电磁场（3-0-0）先决条件：1。Mathematics-I 2。数学课程结局在课程结束时，学生将展示能力1。了解电磁的基本定律。2。在静态条件下获得简单配置的电场和磁场。3。分析时间变化的电场和磁场。4。以不同形式和不同的媒体了解麦克斯韦方程。5。了解EM波的传播。模块1：（08小时）坐标系统与转换：笛卡尔坐标，圆形圆柱坐标，球形坐标。向量计算：差分长度，面积和体积，线，表面和体积积分，DEL操作员，标量的梯度，矢量和散射定理的差异，矢量和Stoke定理的卷曲，标量的Laplacian。模块2：（10小时）静电场：库仑定律，电场强度，电场，线，线，表面和体积电荷引起电流的边界条件。静电边界值问题：泊松和拉普拉斯方程，独特定理，求解泊松和拉普拉斯方程的一般程序，电容。Maxwell方程，用于静态场，磁标量和向量电势。模块3：（06小时）Magneto静态场：磁场强度，生物 - 萨瓦特定律，Ampere的电路Law-Maxwell方程，Ampere定律的应用，磁通量密度 - 最大的方程。磁边界条件。模块4：（10小时）电磁场和波传播：法拉第定律，变压器和运动电磁力，位移电流，麦克斯韦方程，最终形式，时谐波场。电磁波传播：有损耗的电介质中的波传播，损耗中的平面波较少介电，自由空间，良好的导体功率和poynting矢量。教科书：
电磁场（3-0-0）讲义...
电磁场（3-0-0）UPCEE303先决条件：1。Mathematics-I 2。数学课程结局在课程结束时，学生将展示能力1。了解电磁的基本定律。2。在静态条件下获得简单配置的电场和磁场。3。分析时间变化的电场和磁场。4。以不同形式和不同的媒体了解麦克斯韦方程。5。了解EM波的传播。模块1：（08小时）坐标系统与转换：笛卡尔坐标，圆形圆柱坐标，球形坐标。向量计算：差分长度，面积和体积，线，表面和体积积分，DEL操作员，标量的梯度，矢量和散射定理的差异，矢量和Stoke定理的卷曲，标量的Laplacian。模块2：（10小时）静电场：库仑定律，电场强度，电场，线，线，表面和体积电荷引起电流的边界条件。静电边界值问题：泊松和拉普拉斯方程，独特定理，求解泊松和拉普拉斯方程的一般程序，电容。磁边界条件。教科书：模块3：（06小时）Magneto静态场：磁场强度，生物 - 萨瓦特定律，Ampere的电路Law-Maxwell方程，Ampere定律的应用，磁通量密度 - 最大的方程。Maxwell方程，用于静态场，磁标量和向量电势。模块4：（10小时）电磁场和波传播：法拉第定律，变压器和运动电磁力，位移电流，麦克斯韦方程，最终形式，时谐波场。电磁波传播：有损耗的电介质中的波传播，损耗中的平面波较少介电，自由空间，良好的导体功率和poynting矢量。
电磁场（3-0-0）讲稿...
电磁场（3-0-0） 先决条件：1. 数学-I 2. 数学-II 课程成果 课程结束时，学生将展示以下能力：1. 理解电磁学的基本定律。2. 在静态条件下获得简单配置的电场和磁场。3. 分析时变电场和磁场。4. 理解不同形式和不同介质中的麦克斯韦方程。5. 了解电磁波的传播。模块 1：（08 小时）坐标系与变换：笛卡尔坐标、圆柱坐标、球坐标。矢量微积分：微分长度、面积和体积、线、表面和体积积分、Del 算子、标量的梯度、矢量散度与散度定理、矢量旋度与斯托克斯定理、标量的拉普拉斯算子。模块 2：（10 小时）静电场：库仑定律、电场强度、点电荷、线电荷、表面电荷和体积电荷产生的电场、电通量密度、高斯定律 - 麦克斯韦方程、高斯定律的应用、电势、E 和 V 之间的关系 - 麦克斯韦方程和电偶极子与通量线、静电场中的能量密度、电流和电流密度、点形式的欧姆定律、电流的连续性、边界条件。静电边界值问题：泊松和拉普拉斯方程、唯一性定理、求解泊松和拉普拉斯方程的一般程序、电容。模块 3：（06 小时）磁静场：磁场强度、毕奥-萨伐尔定律、安培电路定律-麦克斯韦方程、安培定律的应用、磁通密度-麦克斯韦方程。麦克斯韦静场方程、磁标量和矢量势。磁边界条件。模块 4：（10 小时）电磁场和波传播：法拉第定律、变压器和运动电磁力、位移电流、最终形式的麦克斯韦方程、时谐场。电磁波传播：有损电介质中的波传播、无损电介质中的平面波、自由空间、良导体功率和坡印廷矢量。教科书：
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电磁场（3-0-0） 先决条件：1. 数学-I 2. 数学-II 课程成果 课程结束时，学生将展示以下能力：1. 理解电磁学的基本定律。2. 在静态条件下获得简单配置的电场和磁场。3. 分析时变电场和磁场。4. 理解不同形式和不同介质中的麦克斯韦方程。5. 了解电磁波的传播。模块 1：（08 小时）坐标系与变换：笛卡尔坐标、圆柱坐标、球坐标。矢量微积分：微分长度、面积和体积、线、表面和体积积分、Del 算子、标量的梯度、矢量散度与散度定理、矢量旋度与斯托克斯定理、标量的拉普拉斯算子。模块 2：（10 小时）静电场：库仑定律、电场强度、点电荷、线电荷、表面电荷和体积电荷产生的电场、电通量密度、高斯定律 - 麦克斯韦方程、高斯定律的应用、电势、E 和 V 之间的关系 - 麦克斯韦方程和电偶极子与通量线、静电场中的能量密度、电流和电流密度、点形式的欧姆定律、电流的连续性、边界条件。静电边界值问题：泊松和拉普拉斯方程、唯一性定理、求解泊松和拉普拉斯方程的一般程序、电容。模块 3：（06 小时）磁静场：磁场强度、毕奥-萨伐尔定律、安培电路定律-麦克斯韦方程、安培定律的应用、磁通密度-麦克斯韦方程。麦克斯韦静场方程、磁标量和矢量势。磁边界条件。模块 4：（10 小时）电磁场和波传播：法拉第定律、变压器和运动电磁力、位移电流、最终形式的麦克斯韦方程、时谐场。电磁波传播：有损电介质中的波传播、无损电介质中的平面波、自由空间、良导体功率和坡印廷矢量。教科书：
电力的基本原理
电力的基本原理如何产生电力是将其他形式的能量转化为电流。发电机在1831年，迈克尔·法拉迪（Michael Faraday）对电力和磁性的实验导致了第一个发电机。在发电机中，机械能通过在电线线圈内旋转磁铁而变为电能。磁铁的北极和南极之间的力线被线圈中的电线切割，这会在线圈本身中产生电流。电站中使用的电磁力是由许多覆盖的铜线缠绕在铁芯周围的。磁铁称为转子，线圈为定子。需要某种形式的机械能，例如蒸汽，水，气或风的运动才能保持磁铁的转动。这是通过将移动蒸汽，水，气或风的机械力应用到连接到轴的涡轮轮的机械力来完成的，后者又连接到磁铁。南非大多数现代电力站的煤炭电力，煤炭被燃烧以加热水并将其转化为蒸汽。蒸汽被定向到涡轮机的叶片上，使其旋转。又，这又旋转了线圈内的磁转子以产生电力。一旦蒸汽通过涡轮机，就必须冷却并冷凝。冷却过程将蒸汽转回水中，以便将其泵回锅炉进行加热。在锅炉中，它将再次变成蒸汽，并将重新启动周期。许多埃斯科姆的燃煤电站都建在煤矿旁边。将煤从矿山运到陆上传送带上的发电站。这节省了时间和金钱，并有助于降低电力成本。在核电站的情况下，原子的电力不是通过燃烧煤来加热水，而是通过核反应中释放的热量来加热水。通过控制铀原子的分裂速率可以增加或减少热量。这是通过所谓的“控制杆”来完成的，该功能与汽车的加速器的方式相似，这会导致汽车加速或减速。由高度纯化的水和硼组成的“主持人”，在初级电路中循环，也有助于控制反应性。主电路的热量被转移到单独的二级电路中，其中水变成蒸汽。使用第二电路中的水加热产生的蒸汽用于以与燃煤电站完全相同的方式旋转涡轮机。然后将蒸汽冷凝并返回以重复使用。
量子流体的作用：大型强子对撞机中的超导性和超流氦
从而大幅节省房地产和基础设施。此外，紧凑性还会降低给定光束强度的光束存储能量，这是高能、高亮度机器中的一个重要问题。最后，超导性也是通过两个复合过程降低加速器功耗并因此降低运行成本的一种手段：通过使其变得更小（上述紧凑性论点），以及通过降低电磁铁单位长度的功率。超导同步加速器的功耗本质上是低温制冷的功耗，它与机器的周长成比例，而与磁铁中的磁场无关。 LHC 的主要技术要点是研发、工业化生产 1232 个超导偶极子（场强为 8.3 T）、400 个超导四极子（梯度为 223 Tm -1 ）和数千个其他超导磁体，这些超导磁体用于校正主场误差、调整束流参数和使束流在高亮度下发生碰撞 [3]。所有这些磁体均由工业制造，能够重复产生正确强度和均匀性的场，精度高达 10 -4 。主偶极子（图 1）具有双孔径，具有相等且相反的场，以便沿平行路径弯曲两束反向旋转的质子或离子束。两组相同的线圈组装在一个通用的机械和磁性结构中，并安装在一个低温恒温器内。这种解决方案在横向空间占用方面既紧凑又高效，因为一个孔径的杂散场由磁轭引导，会对相邻孔径的场产生影响。每个孔径中的线圈都用卢瑟福型 Nb-Ti 电缆缠绕，分为两层，电流密度分级，遵循“cos θ”几何形状。当磁体通电时，巨大的电磁力往往会打开结构，而非磁性奥氏体钢的刚性环会对此作出反应，这些环位于磁性钢轭上。整个组件包含在一个奥氏体不锈钢压力容器中，该容器充当氦气外壳。随着磁场的增加，超导体的临界电流会降低，这限制了它们在高场应用中的使用。这严重限制了众所周知的 Nb-Ti 合金在 4.2 K 的正常沸腾氦气中的使用。更先进的超导体，如 Nb 3 Sn
NEPP 任务：固体钽电容器浪涌电流测试的可靠性影响
固体钽电容器广泛用于太空应用，以过滤电源电路中的低频纹波电流并稳定系统中的直流电压。根据军用规格 (MIL-PRF-55365) 制造的钽电容器是可靠的元件，D 级或 S 级每 1000 小时的故障率低于 0.001%（故障率低于 10 FIT），因此这些部件属于可靠性最高的电子元件。尽管如此，钽电容器确实会发生故障，一旦发生，可能会对系统造成灾难性的后果。这是由于短路故障模式，可能会损坏电源，也是由于在低阻抗应用中发生故障时，带有锰阴极的钽电容器具有自燃能力。在此类故障中，钽颗粒与过热的氧化锰阴极产生的氧气发生放热反应，释放出大量能量，不仅会损坏部件，还会损坏电路板和周围元件。与陶瓷部件相比，钽电容器的一个特点是电容值相对较大，在当代小尺寸芯片电容器中电容值达到数十和数百微法拉。这可能会导致电路板首次通电时部件出现所谓的浪涌电流或开启故障。这种故障被认为是钽电容器中最常见的故障类型 [1]，是由于电路中电压 dV/dt 的快速变化，在电路中电流不受限制时产生高浪涌电流尖峰，I sp = C×dV/dt。这些尖峰电流可以达到数百安培，并导致系统发生灾难性故障。浪涌电流故障的机理尚未完全了解，相关文献中讨论了不同的假设。其中包括持续闪烁击穿模型 [1-3]；电感相对较高的电路中的电振荡 [4-6]；阴极局部过热 [5, 7, 8]；MnO 2 晶体撞击导致的五氧化二钽电介质机械损伤 [2, 9, 10]；或电流尖峰期间产生的电磁力引起的应力诱导电子陷阱生成 [11]。然而，我们的数据显示闪烁击穿电压明显高于浪涌电流击穿电压，因此仍不清楚为什么没有闪烁的部件在浪涌电流测试 (SCT) 期间会在相同电压下失效。关于浪涌电流故障的一个普遍接受的解释是，在浪涌电流条件下，如果电流供应不受限制，钽电容器中的自愈机制不起作用，如果电流受到限制，那么本来会是一个轻微的闪烁尖峰，但到了部件上就会变成灾难性的故障 [1, 12]。电子元件（尤其是钽电容器）的使用风险可以定义为故障概率和后果（例如，表示为返工、重新测试、重新设计、项目延误等成本）的乘积。在这方面，钽电容器可以被视为具有高应用风险的低故障率部件。为了降低这种风险，有必要进一步开发筛选和鉴定系统，特别注意现有程序中可能存在的缺陷。
物质的三个状态
物质的三个状态是固体，液体和气体。- **固体**：在这种状态下，分子紧密地包装在一起，几乎没有移动的自由。这会导致刚性结构保持其形状和体积，无论外部压力或温度变化如何。固体的一个例子是冰，在标准大气压力下0°C以上加热时，它仅在水中融化。- **液体**：在液态下，分子靠近，但具有足够的能量可以自由移动。这种柔韧性允许液体在保持恒定体积的同时采用其容器的形状。液体的一个例子是水，它可以以低于0°C的冰或100°C以上的蒸汽存在。- **气**：在气态状态下，分子具有足够的能量，可以自由和快速移动任何方向。他们不会相互互动，这意味着气体往往会扩展以填充容器，同时保持其体积和形状。气体的一个例子是氧气，随着温度的降低，它变得更加致密，并且能够散布得较低。由于其分子之间的相互作用，每个物质都表现出独特的特性。这些分子的能级确定物质在给定的温度和压力下是否保持固体，液体或气态状态。物质具有四个主要状态：固体，液体，气体和血浆，但我们将重点放在前三个。固体具有确定的形状和体积，颗粒紧密堆积在一起。这些现象是在凝结物理学中研究的。液体具有其容器的形状，具有确定的体积，颗粒自由移动但仍然相互作用。气体还具有其容器的形状，既没有明确的形状也不具有确定的体积，并且粒子高度可移动，彼此弱吸引。在低温下，固体材料中的电子可以分为不同的阶段，包括具有零电阻的超导状态。磁性状态，例如铁磁性和抗铁磁性，也可以视为在特定模式中旋转对齐的物质阶段。在恒星或早期宇宙中发现的极端条件下，原子可以分解成其组成部分，从而导致物质或夸克物质，这是在高能量物理学中研究的。对20世纪物质特性的理解导致识别了许多物质状态，包括一些值得注意的例子。固体在没有容器的情况下表现出明确的形状和体积，而无定形固体缺乏远距离顺序。晶体固体的原子有常规图案，准晶体显示长期顺序，但没有重复模式。多态材料可以存在于不同的结构阶段，这些阶段被认为是物质的独立状态。液体符合其容器，但保持恒定的体积，而气体则膨胀以填充容器。介质状态（例如塑料晶体和液晶）在固体和液体之间表现出中等特性。这些现象在1920年代进行了预测，但直到1995年才观察到。超临界流体结合了液体和气体的特性，存在于高温和压力下，其中液体和气体之间的区别消失了。等离子体与气体不同，其中包含大量的游离电子和对电磁力反应强烈反应的电离原子。Bose-Einstein冷凝物是玻色子占据相同量子状态的相，而费米米奇冷凝物涉及像玻色子一样表现的成对费米子。超导性是一种现象，当某些物质冷却以下时，某些物质表现出零电阻和磁场的驱动。该状态具有各种形式，包括BCS理论所描述的常规超导体和破坏额外对称性的非常规的超导体。此外，铁磁超导体与铁磁性显示出固有的共存，而Charge-4E超导体则提出了一种新的状态，其中电子被绑定为四倍。材料可以根据其费米表面结构和零温度直流电导率进行分组。这导致将分类为金属，绝缘子或两者之间的东西。金属可以进一步归类为费米液体，在费米表面具有明确定义的准粒子状态，也可以将其表现出非常规性的非纤维化液体。绝缘子以不同的形式出现，例如由于带隙，莫特绝缘子引起的带绝缘子，由于电子相互作用而导致的莫特绝缘子，由于无序诱导的干扰效应而引起的安德森绝缘子以及电荷转移的绝缘子，在这些原子之间电子传递。在开始时，目前尚不清楚哪些条件盛行。时间晶体即使在最低的能量状态也表现出运动，而隐藏状态在热平衡中无法实现，但可以通过光激发或其他方式诱导。微相分离涉及统一系统中的不同相，并且链式状态在高温和压力下结合了固体和液体性能。其他现象包括具有自发性应变的铁弹性状态，通过明显质量连接的光子分子，在极高压力下退化的物质以及各种假设状态（如夸克物质，奇怪的物质和颜色玻璃凝）。此外，已经提出了颜色的超导性和夸克 - 格隆血浆，其中提出了夸克可以在gluons海洋中独立移动的夸克。这些阶段通常涉及高能条件，例如在恒星内部或早期宇宙中发现的条件。随着宇宙的扩展，温度和密度降低，引力开始分离，这种现象被称为对称性破裂。
量子物理学的基本原理
量子物理学将我们对小世界的理解倒闭，就像拼图插入到位一样。出生于20世纪初期的突破，这项激进科学有助于我们掌握原子和亚原子尺度上发生的事情。它的思维弯曲原则吹走了古典思想和催生的创新，具有深厚的哲学意义。一个关键概念是波颗粒二元性：像电子这样的粒子可以是波和粒子。这种怪异是由阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）弄清楚Light的粒子侧时首先发现的，而Louis de Broglie则表明，即使颗粒也可以像波浪一样行为。这模糊了粒子和量子水平的波之间的界线。量化是另一个至关重要的想法 - 某些物理价值（例如能量）仅在离散的块中。Max Planck首先提出了这个概念，当他通过建议能量出现在称为Quanta的数据包中，从而解决了黑体辐射问题。后来，Niels Bohr将其应用于原子，显示了电子如何在特定能级之间跳跃。海森伯格不确定性原则指出，我们不知道两种属性，例如位置和动力，同时具有无限的精度。这种破坏了古典的决定论，将固有的不确定性引入量子世界。这就像试图查明超速弹 - 您可以接近，但永远不会钉住它。最后，叠加让量子系统一次在多个状态下，直到我们对其进行测量。想象一下同时在两个地方做两件事！这种基本财产支撑着许多量子物理学对现实最令人惊讶的主张。（注意：原始文本是用偶尔的拼写错误重写以遵守指定概率的。）物理学家对微小颗粒在量子水平上的行为着迷，在量子水平上，发生了奇怪的现象和隧道的发生。量子力学表明这些颗粒存在于多个状态，直到观察到，并且测量行为本身会影响其性质。这是通过诸如双缝测试之类的实验证明的，在观察时粒子的行为不同。量子场理论试图在一个框架内统一所有基本力量，从而揭示了物质和能量之间的复杂舞蹈。**纠缠**纠缠是一种奇怪的现象，其中颗粒被连接起来，在巨大的距离上瞬间相互影响。这违反了时空的经典思想，并被称为“远处的怪异动作”。纠缠粒子用于加密和计算等量子技术，从而提出了有关信息传输限制的深刻问题。**观察者效应**观察者效应突出了观察与现实之间的相互作用。在实验中，当观察到与未观察到的，具有挑战性的经典观念时，粒子的行为可能会有所不同，即现实独立于测量。量子力学表明，观察行为本身在塑造量子系统的性质中起作用。**量子隧道**量子隧道允许粒子穿过由于波浪状的行为而在经典上是无法克服的障碍。这种现象是许多物理过程和技术（包括核融合和电子设备）的基础。**互补原理**互补原理指出，量子实体具有双重特性 - 例如波浪状和粒子样行为 - 无法同时观察到。这个概念调解了量子力学中明显的矛盾，强调了对多种观点完全理解量子现实的需求。**量子场理论**量子场理论将量子力学扩展到场，提供了描述自然基本力量的统一框架。通过探索物理和能量之间的复杂舞蹈，物理学家继续揭开量子世界的奥秘。量子场理论（QFT）是基于粒子物理学标准模型的理论框架，从基础领域的粒子行为提供了全面的解释。QFT揭示了这些场的激发粒子是如何通过交换携带力的粒子（例如电磁力的光子）和强核力量的振动而相互相互作用的。通过众多实验，QFT已实现了已得到广泛确认的精确预测。量子力学的原理，包括波粒二元性，能量的量化和不确定性原理，构成了现代物理的基础。对量子物理学的这种基本理解重塑了我们对微观世界的理解，揭示了一种以深远的相互联系，概率和丰富现象为特征的现实，这些现象挑战了古典直觉。这些概念驱动了技术创新，例如半导体，激光器和量子计算机。对量子力学的持续研究继续推出对宇宙基本本质的新见解，既推动了科学进步又推动哲学探究。探索量子原则不仅加深了我们对物理定律的理解，而且还扩大了人类的知识和技术能力。本课程是本科量子物理序列的第一部分，引入了量子力学的基本原理。它涵盖了一维和三维设置中量子物理学，波浪力学和Schrödinger方程的实验基础。材料探索了诸如潜在井，谐振传播，散射和中心电位之类的主题。本课程基于Zwiebach的教科书“掌握量子力学”（2022），该课程对该主题提供了全面的处理。演讲与亚当斯课程（2013）的覆盖深度和关注特定主题的不同之处。两个课程涵盖了类似的材料，但它们具有不同的观点和问题集。注意：我应用了“写为非母语说话者（NNE）”的重写方法来维持原始含义和音调，同时将语言调整为非本地人英语说话者的水平。