中國科技大學(xué)電磁學(xué)教案7

1、的2.等離子體(1 )什么是等離子體等離子體是部分或完全電離的氣體， 由大量自由電子和正離子以及中性原子、 分子組成。等離子體在宏觀上是近似電中 性的”即從宏觀上說，所含的正電荷與負(fù) 電荷幾乎處處相等。(2)離子體如何形成任何物質(zhì)由于溫度不同將處于不同的聚集 狀態(tài)8固體加溫熔解成為液體，液體加溫沸騰 成為氣體。溫到幾萬度、幾十萬度甚至更高的 溫度”則不僅分子或原子的運(yùn)動(dòng)十分劇烈，而 且原子中的電子也已具有相當(dāng)大的動(dòng)能，足以 擺脫原子核的束縛成為自由電子，于是原子電 離，成為自由電子和正離子。這種部分電離 (帶電粒子的數(shù)量超過千分之一)或完全電離 的氣體”就是等離子體。在地球上， 液體和固體,，

2、見離是體很少見，這是因?yàn)榈厍虮砻娴臏?度太低,，通常并不具備產(chǎn)生 等離子體的條件。在的宇宙中，恒星是咼溫電 離形成的等離子體，稀薄的 星云和星際物質(zhì)則是由輻射 電離形成的等離子體，在宇 宙中99%的物質(zhì)是等離子體太陽風(fēng)(6)1-輕核的聚變可以獲得取之不現(xiàn)可 控?zé)岷朔磻?yīng)而不是熱核爆炸， 需要解決一系列難題。例如”聚變只能在幾百萬度或 更高的溫度下進(jìn)行，在這種溫 度下任何固體都將熔化而無法 作為裝載的容器”為此，人 們采用磁場來約束等離子體， 迫使等離子體的全部帶電粒子 按一定隊(duì)形運(yùn)動(dòng)而不與固體器 壁接觸。然而得約出無了等離到實(shí)現(xiàn)不應(yīng)所需的題間。，。 所以”為了解決等離子體的磁約束問題，不 僅需要

3、設(shè)計(jì)各種磁場位形，建立巨大而復(fù)雜 的托卡馬克裝置.(1)什么是超導(dǎo)體某些金屬或合金的溫度降到接近絕對零度 時(shí)，其電阻突然變?yōu)榱慊蚪咏诹悖@種現(xiàn) 象稱為超導(dǎo)電現(xiàn)象。現(xiàn)代超導(dǎo)重力儀的觀測表明，超導(dǎo)態(tài)物體的 電阻率必定小于10-28 ? m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常金 屬迄今所能達(dá)到的最低電阻率10-8? m，因 此，可以認(rèn)為超導(dǎo)態(tài)的電阻率確實(shí)為零。(4) BCS理論1957年提岀超導(dǎo)理論，1972年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)： 超導(dǎo)機(jī)理一一BCS理論巴丁（美國）64歲庫柏42歲：提岀超導(dǎo)理論模型，36歲任教授 施里弗41歲：解決超導(dǎo)理論問題，,33歲任教授CERN正在建造的世界最大的加速器 LHC中的超導(dǎo)磁體近些年來

4、,，高溫超導(dǎo)的研究成了世界各國科學(xué)家的一個(gè)熱門課題，主要包括三個(gè)方面： ?進(jìn)一步尋找高臨界參數(shù)的超導(dǎo)新材料 （2008年中國科技大學(xué)物理學(xué)院陳仙輝教授發(fā)現(xiàn)鐵基高 溫超導(dǎo)體）?闡明高Tc氧化物超導(dǎo)體的物理機(jī)制；?開發(fā)新超導(dǎo)體的技術(shù)應(yīng)用，如研制高Tc的高溫氧化物超導(dǎo)實(shí)用線材或帶材，發(fā)展制備高質(zhì)量 超導(dǎo)薄膜的技術(shù)，利用高溫氧化物超導(dǎo)材料制 造各種電子元件和器件等。電場中的導(dǎo)體1.處于靜電平衡的導(dǎo)體的的性質(zhì)U =0 U =常數(shù)下，載流導(dǎo)體和靜電平衡導(dǎo)體也有著本質(zhì) 區(qū)別。(2)載流導(dǎo)體和靜電平衡導(dǎo)體的區(qū)別? 一旦導(dǎo)體中存在電荷運(yùn)動(dòng)即電流時(shí)，,導(dǎo)體 將脫離靜電平衡狀態(tài)。一般來說,，隨時(shí)間 變化的電流有可能

5、改變導(dǎo)體中自由電荷的 分布”從而使電場隨時(shí)間變化，這種情況 比較復(fù)雜。? 中側(cè)分間不會(huì)的時(shí)間即穩(wěn)穩(wěn)恒電流產(chǎn)生導(dǎo)體 場仍為靜電場。當(dāng)然”即使在穩(wěn)恒情況2.導(dǎo)體上的電荷分布?靜電平衡時(shí)恒導(dǎo)體顯示岀徹底的抗電性”，表現(xiàn)為 導(dǎo)體內(nèi)電場強(qiáng)度必須處處為零。而載流導(dǎo)體則不 同，導(dǎo)體內(nèi)存在著非零的電場，它與電流之間的依 賴關(guān)系滿足一定的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，該規(guī)律反映了導(dǎo)體的 導(dǎo)電性質(zhì)。得到其表面電荷分布為:C70h1金屬導(dǎo)體圓柱在勻強(qiáng)電場中金屬三角在勻強(qiáng)電場中USTC-一個(gè)有趣的例子是，為保證高壓線帶電檢修工人的安全 作業(yè),，工人全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套和鞋 子，即均壓服。均壓服相當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體殼，對人體起到電 屏蔽作用，它大大減弱了高壓線電場動(dòng)人體的影響，保 護(hù)作業(yè)工人不致受到傷害。在雷雨時(shí)節(jié)，大塊的云頂部帶正電，而底部則有 過剩的負(fù)電，于是在接近地面時(shí)，地面感應(yīng)產(chǎn)生 正電8云底部與地面距離3至 4km，其電荷大到 足以使云與地面之間產(chǎn)生一個(gè) 20或30MV甚至達(dá) 到100MV的電勢差。如果沒