电磁调节阀的特性论文

以下是小编帮大家整理的电磁调节阀的特性论文，本文共10篇，仅供参考，欢迎大家阅读。

篇1：电磁调节阀的特性论文

1 前言

电磁调节阀是通过控制其的输入电压来控制阀口的开启量，从而实现对流量大小的控制。当利用电磁调节阀来控制流量时，易于实现流量控制的自动化，因此它被广泛用于流量控制的仪器设备上。鉴于目前尚无比较全面地介绍关于电磁调节阀的特性的文章，因此很有必要对它进行深入的研究。

篇2：电磁调节阀的特性论文

2.1 阀芯的力学运动分析

电磁调节阀主要由线包、阀芯、弹簧片和阀口密封垫等组成。电磁调节阀工作原理是：当电磁调节阀没有电压输入时，电磁调节阀所处的状态如图1中的图(a)所示;当给电磁调节阀输入电压V时，阀芯在电磁吸力的作用下向上移动一定的位移y后，处于受力平衡的静止状态，如图1中的`图(b)所示;随着电磁调节阀输入电压V的增大，阀芯向上移动的位移y也将增大。

2.2电磁调节阀的灵敏度

根据上述的分析可以知道，阀芯的位移y是随着电磁阀输入电压V的增大而增大的，那么每变化单位电压所产生阀芯位移的变化量的大小，可以反映电磁调节阀的调节灵敏度，也就是说当每变化单位电压所产生阀芯位移的变化量大时，说明电磁调节阀的调节灵敏度高;反之，当每变化单位电压所产生阀芯位移的变化量小时，说明电磁调节阀的调节灵敏度低。

因此，选用y/v作为评价电磁调节阀的灵敏度指标的参数。

当y/v值越大，电磁调节阀的灵敏度也就越高，这就说明电磁调节阀的调节精度较差，反之，当y/v值越小，电磁调节阀的灵敏度也越低，这就说明电磁调节阀的调节精度越高。

因此，为了使电磁调节阀获得较高的调节性能，应该将电磁调节阀的阀芯工作区域设计在0≤y≤L/4区域内。

篇3：路面系统电磁散射特性的研究

路面系统电磁散射特性的研究

文章阐述了基于路面系统的.分层散射模型,利用基尔霍夫近似和几何光学方法计算了水泥沥青混凝路面的电磁散射特性;计算了路面背景中目标的电磁散射特性,对比分析复合散射中的目标直接散射、水泥沥青路面直接散射以及目标与路面的一次相互作用散射项,并确定各散射项对总散射场的影响.

作 者：李灵侠 张民  作者单位：李灵侠(天津城市建设学院)

张民(西安电子科技大学)

刊 名：内江科技 英文刊名：NEIJIANG KEJI 年，卷(期)： 30(4) 分类号：U4 关键词：路面系统   电磁散射   基尔霍夫近似  

篇4：130Ce的电磁跃迁率和形变特性

130Ce的电磁跃迁率和形变特性

通过束流能量为73MeV的116Sn(16O,2n)130Ce重离子反应,利用多普勒展宽峰的形状分析方法,测量了轻稀土核130Ce激发态的寿命. 通过这些测量提取约化跃迁几率B(E2). 实验结果表明,在本工作中没有观察到过去报道的B(E2)异常高的.值;转晕带的跃迁四极矩随自旋而变化,呈现γ≈7°的三轴形变.

作 者：李广生 杨利明 戴征宇 刘祥安 张兰宽 温书贤 吴晓光 袁观俊 翁培? 李生岗 朱胜江 杨春祥 竺礼华  作者单位：李广生,戴征宇,刘祥安,张兰宽,温书贤,吴晓光,袁观俊,翁培?,李生岗,杨春祥,竺礼华(中国原子能科学研究院,北京,102413)

杨利明,朱胜江(清华大学物理系,北京,100084)

刊 名：高能物理与核物理  ISTIC SCI PKU英文刊名：HIGH ENERGY PHYSICS AND NUCLEAR PHYSICS 年，卷(期)： 26(8) 分类号：O57 关键词：寿命测量 B(E2)值 跃迁四极矩 三轴形变  

篇5：锯齿台阶目标电磁散射特性研究

锯齿台阶目标电磁散射特性研究

通过系列雷达散射截面(RCS)测试,研究分析了锯齿台阶电磁散射特性与其锯齿齿数、锯齿角度、相对于电磁波入射方向的俯仰角之间的变化关系,并将锯齿台阶散射结果与单直台阶进行比较,分析了各参数对锯齿台阶散射的影响.实验结果表明:对于相同齿数的`锯齿台阶,当锯齿角度为适当钝角时,可得到较好的散射特性;对于同一锯齿台阶,随其相对于电磁波照射方向的俯角增大,在一定角度范围内其RCS呈下降趋势,散射特性得到改善.

作 者：王中杰 黄沛霖 刘战合 武哲 WANG Zhong-jie HUANG Pei-lin LIU Zhan-he WU Zhe  作者单位：北京航空航天大学,航空科学与工程学院,北京,100083 刊 名：沈阳航空工业学院学报 英文刊名：JOURNAL OF SHENYANG INSTITUTE OF AERONAUTICAL ENGINEERING 年，卷(期)： 25(1) 分类号：V218 关键词：RCS   锯齿台阶   电磁散射   俯仰角  

篇6：飞行器目标低频电磁散射特性分析

飞行器目标低频电磁散射特性分析

从具有典型隐身布局的平板模型和整机模型出发, 采用多层快速多极子算法(MLFMA)详细研究了飞行器目标在瑞利区、谐振区的散射特性. 研究表明, 对于瑞利区, 不同布局的飞行器散射曲线相似且呈圆形分布, 整机与其对应平板模型的散射曲线相似; 随飞行器典型尺寸与入射波长之比的增加, 两种极化下的`曲线和全向RCS几何均值均增大, 且相应的水平极化RCS值强于垂直极化; 验证了在瑞利区下整机飞行器具有隐身能力的极限, 相应的平板模型RCS曲线小于其整机模型散射. 对于谐振区, 各散射曲线均呈振荡分布, 无明显高频散射特性, RCS曲线分布仍与飞行器外形关系不大, 垂直极化时曲线较为复杂; 提出对于类似于飞行器的复杂散射体, 进入谐振区的分界线应该适当提高.

作 者：刘战合 武哲 黄沛霖 姬金祖 Liu Zhanhe Wu Zhe Huang Peilin Ji Jinzu  作者单位：北京航空航天大学,北京,100083 刊 名：战术导弹技术  PKU英文刊名：TACTICAL MISSILE TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(1) 分类号：V218 关键词：雷达散射截面   飞行器   隐身   频率  

篇7：论文的特性

。科学研究是人类社会实践的一项重要内容，是人类认识世界、改造世界、推动社会发展的有效手段。随着科学的空前发展，新的见解、新的发明创造层出不穷，旧的观点不断得以更新，论文就是这些新观点、新见解、新发明的研究结晶。它通过科学的分析、论证，阐述各个专业领域最新的研究结论，探讨客观事物的发展规律。论文的撰写过程是一个不断地接近真理、认识真理的过程。论文一方面可以作为一种精神力量渗透到整个社会意识形态领域中，另一方面又可以作为一种物质力量运用到生产实践中去。论文可以说是人类智慧的集中反映。 论文属于应用文体，有非常鲜明的特点和严格的规范。无论哪类学科，哪门专业，哪种类型的论文一般都具备以下六点共性： 一、科学性 论文的这一特点是由其本身性质决定的。科学研究的任务是正确认识客观规律，揭示客观事物的发展规律，探求客观真理，推动人类社会向更文明的阶段发展。因此，学术论文是以科学性为前提的，这一精神贯穿着论文写作的始终。 首先，论文的论点和结论必须科学。它必须正确反映客观事物的本质和规律，能够经得起实践的检验。论点绝对不能主观臆造，不能带有主观随意性和偏见。 其次，论文的论证和论据必须科学。学术论文通过科学的研究方法如观察、调查、实验等，并运用概念、判断、推理等对立论进行严密而富有逻辑性的科学论证。所引用的论据无论是实地调查来的，还是实验中来的，或是文献中摘引来的'，都要求真实、典型，真正成为论点的支柱。 再次，论文的论述必须科学。措辞严谨，概念准确，条理清楚，结构完整，才能体现正确的认识过程，令人信服地传达科学的学术见解。 论文的科学性要求写作者从探求科学真理的目标出发，以科学的世界观和方法论为指导，坚持实事求是的精神，采取认真、严谨的治学态度来发现问题、研究问题、解决问题，并将揭示出来的客观规律形诸文字，加以科学的表述。 二、学术性 论文反映的是某专业领域最新的学术研究成果，对科学事业的发展和人类文明的进步起一定的推动作用。论文的价值即体现在学术性上，而论文的学术性又突出地体现在专业性上。 学术是有系统、较专门的学问，它往往以学科的形式表现出来。学科门类繁多，各学科之间虽然有许多相同、相通之处，但差别是主要的，各学科都有自己特定的研究领域，有自己专业研究的基本方法和技巧，有自己的理论体系和科学术语，形成了专门化的知识体系。比如经济学方面的论文，需要研究和解释的是经济领域的问题和现象，那就必须运用经济学的分析方法，采用经济学的分析工具；而管理学方面的问题，其分析问题的方法、工具、表述方式则必须符合管理学的学科要求，

论文

人们通常将学科分为自然科学和社会科学两大类，两类之下又可逐层划分下去。分工越细，学问也就越专门化。论文要研究和阐述的就是这些专业知识中的某一个问题。因此，只有在掌握专业知识的基础上，对本学科的研究领域、研究方法、理论体系等基本问题有了充分的了解，才能提出有价值的学术问题，从而进行学术研究。论文所论述的内容，使用的语言都必须与所论述的学科密切相关，这是论文的显著特点。 三、独创性 论文不仅要进行专业化的学术研究，而且还要报告自己独到的研究成果。创造是科学的本质，独创性是论文的生命。是否有创见，是衡量学术论文价值高低的标准。 论文不同于一般的教科书，它不能重复已有的知识，甚至也不同于一些学术专著。有些学术专著主要用于专业知识的传播和普及，因而比较强调知识的系统性和常规性，但论文绝不能人云亦云，必须创造性地解决某一专业领域的理论问题或实践问题。不同的研究者创造能力可以有大小，创造水平可以有高低。大到能够开创一门新学科、创立一个新学派，小到发现一条有价值的资料，但无论对于哪个层次的研究者而言，独创性这一点都必须是研究者从发现问题开始，到研究问题、解决问题，最后到撰写论文的整个过程中自始至终、坚持不懈的追求。 具体说来，独创性可以体现在研究和探索前人未曾涉及的领域；可以纠正或补充前人的观点；可以综合前人的研究，揭示今后研究的方向；可以为前人的立论提供新的事实材料或采用新的研究方法等等，不一而足。 四、理论性 学术论文不能停留于事实、现象的罗列，必须探究事物的本质及规律。写论文必须运用理论思维，通过对事实的抽象、概括、说理、辨析和严密的逻辑论证将一般现象上升到一定的理论高度。论文的基本框架是逻辑的，是以中心论点为核心，以分论点为支柱的严密的逻辑体系，其中充满了一般与个别、整体与部分、主要与次要、原因与结果、现象与本质等事理关系。 很多作者的论文水平不高，其重要原因就在于论文缺乏理论性。没有理论支持的论文，只能囿于事实材料的堆积，不能从一般的现象中看到问题的本质，由表及里，由此及彼，从而达到对研究对象的客观规律性的认识。论文的理论性是作者的学识水平、理论素养和实践经验的综合反映。 五、实践性 论文要充分考虑到文章的实践性和现实意义。只有从社会现实需要出发，从科学进步需要出发，才能写出满足时代发展要求，真正能够体现论文价值的文章。 不同学科的论文，其应用性、实践性的表现形式也不同。自然科学方面的论文，它的应用性和社会价值往往比较直观，甚至可以直接产生社会效益，对生产技术的发展及其所研究的学科本身都具有较明显的现实意义；社会科学方面论文的应用性和社会价值虽然常常不如自然科学方面论文那么直接和明显，但社会科学方面论文提出的新观点、新发现、新理论，对本学科的发展和社会的进步同样具有指导和推动作用，因而也同样具有实践性和现实意义。 六、规范性 论文具有统一的书写格式和语言规范。科技报告、学位论文等的编写格式已由国家制定了统一的标准。为了便于交流和应用，论文必须运用规范的语言文字系统和符号系统进行表述。这也是论文不同于其他文体的特征之一。 来源：中华秘书

篇8：调节阀安装的原则和故障分析论文

调节阀安装的原则和故障分析论文

调节阀是自控系统中的终端现场调节仪表，它按动力源可分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀、智能调节阀几种形式。它安装在工艺管线上，调节被调介质的流量，按设定要求控制工艺参数，对安全平衡生产有深远的意义。现根据生产实际情况介绍调节阀的安装和运行维护检修工作。

安装调节阀的原则和意义：

一、安全

1、防止泄漏：安装过程中不允许阀门产生泄漏。在使用过程中，如果在填料、法兰垫片等部位形成缝隙或小孔就可能产生泄漏。如果液体介质的操作条件非常苛刻（高温、高压、介质有腐蚀性），那么损坏将越来越严重，泄漏越来越厉害，所以在安装过程中填料的选择，密封方法的选择，压力的降低，用密封性好的阀门，都是安装人员考虑的要素，也是防止泄漏的基本条件。

2、安装放空阀或排放阀，任何一个管路设计和安装，在切断时都会不可避免地积留高压液体，如果积聚流体的潜在能量有很大危险性，应在调节阀的每一侧安装放空阀或排放阀，在积聚有大量高压物料的阀门，要安装两个放空阀或排放阀。在切断阀之间积流的大量高压流体可能会积聚相当大的力量，如果在泄放调节阀压力的操作中粗心大意，可能会发生严重的人身事故。在系统切断之后，压力还可保持一段时间，这个阀打开是降低这个压力的安全措施，也是排放有害流体的措施。要选择一个能够限制流量的放空阀，可以保护操作人员，如果流体含有悬浮颗粒，容易堵塞放空阀，因此，为了安全放空，安装在管道顶部的阀门放空处要用大尺寸的排放阀。

3、安全的管线：管线中的沙粒、水垢、金属屑及其它杂质会损坏调节阀的表面，使其关闭不严。为此，在安装调节阀之前，全部安装管线和管件都要吹扫并彻底净化。如果被排放的流体是危险气体，放空管线要连接到安全地点，即使是不可燃气体，也要用放空管导出，避免吹出的气体夹带铁锈或其它杂物而伤害操作人员。如果排放的流体是危险性液体，要把排放管接到安全的容器中，操作期间，阀门可能很热，必须有预防措施，以防烫伤操作人员。在安装螺丝连接的管件时，要防止密封剂掉在安装管道中，一般应采用聚四氟乙稀密封带代替密封剂；调节阀上游或下游附近的蒸汽管道应保温。在压力波动严重的管道系统中，使用管道缓冲器。

二、使用性能

安装调节阀时，要尽量使其性能不受动态影响，阀门的入口为直管段，可以使流体进入阀门的压力稳定，阀门在每一开度都能保证有稳定不变的流量，一般直管段的经验长度应该是管道直径的10-20倍，出口配管的直管段也应有足够长的一段。一般为管道直径的3-5倍，当然管段越长性能越好，阀前、后要安装压力表，显示压力是否稳定，真实情况从检查流动状态及系统故障的角度看，有利于判断阀门的运转特性及故障状态，有利于操作人员精确的观查实际情况，调整运行参数。

三、安装位置好、易于接近，提高工效，节约维修费用

调节阀安装时，必需考虑到调节阀在现场维修或日常拆卸维修工作，维修费用的高低取决于接近阀门的方便性，如果需要拆卸带有阀杆和阀芯的顶部组件，阀门的上方应留有足够的空隙，如果需要拆卸底部法兰和阀杆、阀芯部件、阀门的底部应留空隙。如果需要拆卸阀门的附件如手轮、阀门定位器、保位阀等阀门的侧面应留空隙，拆卸阀体法兰上的螺栓，应有足够的空隙，如果管道是垂直的，调节阀非水平安装不可，则需要用吊钩或拉条把执行机构支撑在管道上，或者用V型螺栓管卡和支板把调节阀支承起来，消除热膨胀的影响。

四、手动操作减少误操作

阀门的安装位置要操作方便，操作人员要能看到指示器的显示数据、能看到罐的玻璃液位计，并能手动调节液位，能看到管道的压力表或阀杆位移刻度，能利用参数指示器来做参数变化，安装管路阀进行手动操作，使用不应影响调节阀的`流量特性。调节阀可能有手轮机构，也可能没有手轮机构，要根据情况选择旁路阀。

五、环境是生产平衡的保证

阀门的执行机构要避免暴露在高温环境中，在温度高于38度时，膜片、密封件、定位器零件会明显受到高温的影响，在有振动的地方，由于管道有振动，可能造成管道的移位。因此，气管、液压管和电接头要有足够的挠性，所有的连接线要避免水和液体的浸蚀，导管底部应装有接头以便排出液体，拆卸和装配越简单越好。

阀门定位器、阀位变送器、极限开关都要直接安装在阀门上增压器，快速排放阀要尽可能装在执行机构的气管上。传动件越多，越有可能振动。这些在使用电动调节阀时要加以注意。

调节阀的常见故障及清除

一、执行机构的主要故障元件

1、气动、液动执行机构

1)膜片：在气源系统正常的情况下，如执行机构不能动作是膜片破裂、损坏原因；金属接触面的表面有尖角、毛刺等缺陷时把膜片扎破，另一种原因是使用时时间过长，材料老化膜片损坏。

2)活塞、气动、液动执行机构的活塞产生驱动力，如果损坏无驱动力，磨损会使驱动力不够我。

3)接气(液)管，是输入压力通向执行机构的通路，连接不牢，漏气、将使输入压力执行机构将无法正常工作。

4)推杆：如弯曲、变形、脱落，推杆与阀杆连接不牢固等都会造成行程不够或关闭阀门

5)弹簧：弹簧断裂、弹簧失去弹性，会使阀门无法正常工作。

2、电动执行机构

1)电动：检查电动是否能转动、是否容易过热、是否有有足够的力矩和耦合力。

2)伺服放大器：查是否有输出、是否能调整。

3)减速机构：检查其传动零件----轴、齿轮、蜗轮是否损坏、磨损过大。

4)力矩控制器：检查是否失灵。

二、阀的主要故障元件

1、阀体：要常检查阀体内壁的受腐蚀和磨损情况，特别是用于腐蚀介质和高压差等恶劣工艺条件下的阀门。

2、阀芯：是活动的截流原件，受介质的冲刷、腐蚀、颗粒的碰撞，在高压差、空载情况下最易损坏，为此要经常检查它是否破损、磨损、腐蚀，及时维修和更换。

3、阀座：阀座接合面是保证阀门关闭的关键，由于介质的渗透，使固定阀座的螺纹内表面常常受到腐蚀而松动，检修时应特别检查。

4、阀杆：检查阀杆与阀芯、推杆的连接有无松动，是否产生过大的变形，裂纹和腐蚀。

5、填料：检查四氟乙烯或其他填料是否老化，缺油变质，填料是否压紧。

6、垫片及O形圈，这些易损元件常发生裂损老化。

篇9：太阳能电磁助力单车论文

太阳能电磁助力单车论文

太阳能电磁助力单车论文【1】

关键词：太阳能;电磁助力单车;助力装置;自行车;零排放

本发明是一种属于载运工具技术领域的低成本太阳能电磁助力单车，性能上克服了现有机械液压助力系统能耗比较高、管路结构非常复杂、各种控制油液的阀门数量繁多以及电动助力转向系统中该系统隔离了人与路面的直接联系，使得路感信息匮乏、存在超调等缺陷，并且巧妙地运用电磁助力盘来实现转向助力。

低成本太阳能电磁助力单车是针对现今电动车费电、燃油车排废气而设计的，对环境保护具有重大的意义。

1 研究目标

通过电磁助力盘实现自行车骑行助力，自行车的机械结构没有任何改变，能提高骑行者的乐趣。

该自行车采用太阳能电池板供电，节省能源，节省自行车骑行者的体力，让自行车的骑行变得轻松，避免了现有电动助力车电子部件较多、电机和蓄电池重量过大的缺点，助力系统重量极低，是一种性能优越、外观小巧的助力装置，结构极其简单，提高了可靠性，降低了制造成本，实现了轻便、节能、响应迅速的目标，兼具多种优点。

2 未来前景

目前对环境最友好的交通工具就是自行车，但是自行车却限于骑行者的体力，如何以最小的改变来节省自行车骑行者的体力，让自行车的骑行变成一种轻松快乐的行为，这就需要一种性能优越小巧的助力装置。

本发明采用电磁助力盘实现自行车骑行助力，由于本发明没有采用电动机，因而无需通过控制程序控制电动助力系统，这就完全消除超调，自行车的机械结构没有任何改变，助力系统也不会改变骑行者的感觉，提高了骑行者的乐趣;本发明采用太阳能电池板供电，节省能源，刹车时，将机械能转化为电能，实现自动回馈电能，节省自行车骑行者的体力，避免了现有电动助力车重量过大的缺点，助力系统重量极低，是一种性能优越小巧的助力装置，结构极其简单，提高了可靠性，降低了制造成本。

该发明实现了轻便、节能、响应迅速的目标，兼具多种优点，改变了现有电动自行车的缺点，极具市场前景，对保护环境具有重大的意义，对自行车的普及使用具有极其重要的价值。

3 工作原理和方案

1.刹车把;2.太阳能电池板;3.踏板;4.位置传感器;5.电磁助力装置;6.太阳能电池板;7.蓄电池;8.助力永磁体;9.轮胎;10.辐板外沿;11.后上叉;12.线路;13.辐板孔;14.电控板

电磁助力盘5由一对左右助力电磁铁、对应的助力电磁铁线圈及刹车皮组成，电磁铁为U形电磁铁，该电磁铁采用硅钢片等具有退磁特性的材料，电磁助力盘设置外壳，助力电磁铁线圈缠绕在U形电磁铁中央腰部，自行车刹车皮设置燕尾槽，可安装固定于U电磁铁两端头部位，整个电磁助力盘5安装在原刹车皮位置，取代原刹车皮，左右电磁助力盘5固定于自行车的刹把闸上，刹把闸安装于自行车的后上叉11上，电磁铁线圈供电线与刹车线归并为一束刹车电控组合线12，U形电磁铁一侧安装固定一个传感器固定支架。

该固定支架设置一个位置传感器4，位置传感器4由位置信号电磁感应线圈及其电磁铁心构成，该支架长度可以微调，使得电磁助力盘5与位置传感器4中心间距精确等于辐板外沿10上两个助力永磁体8之间的中心间距。

扭矩传感器是将一对扭矩信号触发齿固定安装在中轴上，两个扭矩信号触发齿环的外形和相位完全相同，扭矩信号感应线圈安装固定在中轴套上，扭矩信号触发齿为n个小永磁体，均分圆周360度，转动时，扭矩信号感应线圈产生感生电动势，骑行者踩踏脚踏板3，曲柄施加扭矩于中轴，使得中轴发生弹性变形，每一对扭矩触发信号之间存在相位差，利用现有相位差转换电路将一对触发信号间相位差转换为扭矩电压信号。

助力的基本原理是：前方位置传感器探测到存在磁极N，同时扭矩传感器检测到骑车人对踏板施加压力，通过单片机给出控制信号，使电流通过电磁助力线圈L1和L2，L1产生磁场SN，L2产生磁场NS，此时下一个左侧助力永磁体的N极处于U形电磁铁SN之间，右侧永磁体的S极处于U形电磁铁NS之间，同时产生一个向前的拉力，车轮开始运动，前方位置传感器探测到存在磁极S且扭矩传感器也发出信号。

通过单片机给出反向控制信号，反相电流通过助力线圈L1和L2产生反向磁极，L1产生磁场NS，L2产生磁场SN此时下一个左侧助力永磁体的S极处于U形电磁铁NS之间，右侧永磁体的N极处于U形电磁铁SN之间，也产生一个向前的拉力，推动车轮继续运动，从而实现助力。

参考文献

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[4] 唐小琦，关勇刖，赵国庆.汽车电动助力转向控制系统的研究[J].华中科技大学学报(自然科学版)，，33(7).

[5] 董晓倩，黄素平.智能轮椅导航定位研究现状及趋势[J].沿海企业与科技，2005，(8).

[6] 商国华.对超轻型电动车几个技术问题的探讨[J].摩托车技术，，(4).

电磁学中关于能量的思考【2】

摘 要：本文应用能量守恒定律验证了静电场有旋性，解释了愣次定律，并处理了一道具体的电磁学题目，从而强调了电磁场作为物质存在的一种普遍形式具有物质性，自然界中最普遍的一种能量――电磁能的存在就是其物质性的体现。

关键词：电磁学 场 能量守恒定律

电磁学理论是物理体系中的重要组成部分，电场的性质是对处于其中的电荷有力的作用，磁场的本质则是对处于其中的运动电荷有力的作用。

因此我们在教学中往往是强调电场、磁场的方向及其中电荷所受的力，而忽视了场作为物质存在的一种普遍形式是具有能量的。

如果将自然界的基本规律――能量守恒定律应用到电磁场之中，对一些电磁现象、定律的理解及一些电磁学题目的求解将起到事半功倍的效果。

下面我们就一些实例来讨论：

一、应用能量守恒定律验证静电场的电场线不相交

静电场中的电场线是永不闭合的曲线，这一特点叫做静电场的无旋性。

静电场的这一特点实际上是和电磁相互作用过程中的能量守恒联系在一起的。

如图1所示，假设有一电场线闭合成为一个逆时针方向的圆周，我们就可以以该圆周的大小制作一个圆盘并使其边缘带电，例如带正电，然后将圆盘放在该电场中。

由于圆盘上每一个地方受到的电场力都沿着电力线的切线方向，对圆心的力矩都沿着逆时针方向，我们将会发现圆盘会加速转动，动能不断增加。

这显然违背了能量守恒定律，因此，静电场的电场线是不能闭合的。

二、应用能量转化和守恒定律推导法拉第电磁感应定律

在现行人教版高中物理课本中，讲到关于法拉第电磁感应定律传统的推导方法时，先是“法拉第在大量精确实验的基础上归纳得出”，直接提出感生电动势的公式E=n ，而后在这个公式的基础上提出动生电动势E=Blv。

这样让人较难理解，一是与前面知识结合不紧密，二是对这个公式只能采取死记硬背，效果也不太理想。

如果用能量转换和守恒定律来推导一下，可能效果就大不一样。

在如图2所示的匀强磁场中，设磁感应强度为B，有一个矩形线框abcd放在这个磁场里，它的平面与磁感应线垂直，导线ab的长度为l，它在与磁感应线垂直的.方向上以速度v向右运动。

设导线在△t时间内，由原来位置ab移动到位置a′b′，则aa′=vΔt。

篇10：冶金业电磁凝固研究论文

冶金业电磁凝固研究论文

1引言

在材料科学领域里，控制材料的凝固过程是提高传统工程材料和铸件性能以及开发新材料的重要途径。近几十年来，人们在利用各种手段控制凝固过程的研究和生产实践中发现，综合利用电磁场的多种功能对金属的凝固过程进行控制有着明显的优越性。电磁场下的凝固技术是指在液态合金凝固过程中施加以电磁场来控制材料组织和性能的方法。该方法在工业生产和科学研究中有其自身独特的特点，如：细化晶粒、改善偏析、获取单一组织、制备钢铁半固态坯料等，并且该方法具有不改变合金的原有成分、无污染、无接触、设备简单、操作方便等其它细化方法不可代替的优点，所以这一技术一经出现就受到了人们的极大关注，目前已经取得了显著的成果，并已在实际生产中得到广泛应用。如何能进一步拓展电磁凝固技术的应用空间，让这一技术更好的应用与于冶金生产及材料的加工方面，仍然是有待探索与解决的问题。

2材料电磁凝固过程技术简介

电磁场在冶金生产过程中的作用，实质上是通过电磁场与熔融金属液相互感应产生电磁力，作用于金属流体以达到预期目的。目前，把这种研究电磁场与流动之间相互关系的科学，称为电磁流体力学。材料电磁过程是指将磁流体力学与材料加工技术结合起来，将电磁场应用于材料制造和加工过程，从而实现对材料工艺过程的控制及材料组织和性能的改善。

2.1材料电磁凝固过程技术使用的电磁场

材料电磁过程技术使用的电磁场主要有以下几种：①由传统线圈产生的普通强度的直流磁场。主要用于控制液体金属的流动：例如，作为电磁制动抑制连铸结晶器内钢液的流动，抑制中间包内钢液的紊流等。②由超导线圈产生的高强度的直流磁场。主要用于控制液体金属的流动；控制液体金属的形核、生长等凝固过程，开发新材料。③频率从几赫兹到数十赫兹的交流磁场。交流磁场是材料加工过程中应用最广泛的一种磁场，可以通过磁场频率的选择，将其应用于感应加热、电磁搅拌、电磁加压、电磁传输等工艺过程，是控制液体金属传输的有力手段。④其他特殊磁场。例如，移动磁场、脉冲磁场、变幅磁场等。主要用于高效、节能等新技术工艺的开发。上述各种磁场不仅可以单独使用，还可以几种磁场或磁场和电场共同使用于某一材料加工过程。

2.2电磁场对凝固组织的影响

电磁场主要是通过电磁力对熔融金属液起抑制或搅拌作用。不同的电磁场产生的电磁力大小、形状、方向都不同，对凝固组织的影响也不同。

2.2.1直流磁场对凝固组织的形态的影响

直流磁场产生的直流磁束既可抑制液态金属中的自然对流，也可抑制固液界面处晶核的生长，从而有利于形成柱状晶组织，为发展单晶体提供了有利条件。目前，国际上已有人根据直流磁束抑制钢液流动的作用，应用于连铸浇口处的钢流，从而开发了一种能止喷出流的电闸，防止和降低连铸件内非金属夹杂物的聚集带[1]。国内也有人将直流磁场用于拉制单晶硅的过程及金属成形的控制等方面，尤其是西北工大在这方面做了大量的工作[2][3]。

2.2.2交流磁场对凝固组织形态的影响

交流磁场作用于熔融金属时，则产生定时改变方向和大小的体积力。该力可对正在凝固中的熔融金属实施搅拌，使凝固界面产生结晶的熔解、枝晶的折断与脱开，同时使结晶核移动呈活泼状态，并促使结晶组织等轴晶化。其作用正好与直流磁场作用相反。诸多交流磁场形式中，旋转磁场是其中一种较普遍采用的形式。旋转磁场与液态金属相互作用，对正在结晶的金属液产生强烈的搅拌作用，使金属液处于不同于重力状态下的结晶状态，凝固模式发生变化，成为一种不平衡结晶。电磁搅拌最早用于考察液态金属流动对有色金属凝固过程和凝固组织的影响。但60年代初，Langen．berg等人[4]报道了交流磁场可显著细化钢锭的凝固晶粒以后，该技术才得到了蓬勃发展和广泛应用。电磁搅拌还可改善铸件的冶金质量，消除宏观偏析[5]。大部分的研究工作，都是对定向凝固过程中采用旋转磁场来实现电磁搅拌的。

3电磁凝固技术在冶金生产中的应用探索

对于材料电磁凝固技术的研究的主要目的在于应用。拓展其在冶金及材料加工方面的应用，让电磁凝固技术更好、更有效地应用于生产，还需要不断地探索与大量的试验研究。

3.1拓宽电磁凝固技术的应用范围

目前，材料电磁凝固技术主要应用于砂型铸造方面，进行材料组织与性能的改变。在特种铸造方面，电磁离心铸造是近年来发展起来的一种新颖的凝固技术，该技术可以改善耐热钢的宏观凝固组织，从而可应用其制造梯度复合材料[6]。特种铸造包含有离心铸造，金属型铸造、压力铸造、低压铸造及熔模铸造等多种铸造方式，能否将电磁技术应用于这些特种铸造生产，以改善铸件的凝固组织与结构，制造出符合要求的相关设备，值得我们探索与思考。其次，对于材料的热加工方法除包含铸造加工外，还包括锻压生产及焊接生产。对于锻压件，可以采用电磁技术控制其成形过程，并且在锻件冷却过程中能否尝试采用电磁技术对其固态组织与性能进行控制；对于焊接件焊接时，由于焊缝金属凝固较快，焊缝的质量难于控制，容易产生应力及变形等缺陷，那么，能否尝试在焊接过程中对焊缝金属施以电磁凝固技术，控制其凝固速度，让焊缝化学成分趋于均匀，从而改善并提高焊缝的质量，也值得我们去研究及考证。

3.2毛坯件的生产方面

对于一些要求有较高性能的机械构件，如最常见的齿轮，轴类零件等，其毛坯件往往是选择锻件、轧制件或挤压件，因为铸造工艺不能满足其力学性能和使用性能的要求。而锻造生产条件差、劳动强度大，对原材料的利用率较低，且生产周期长，锻模的制造成本高，锻件的切削加工性差；轧制件和挤压件的表面质量又难于控制，表面精度低，易产生裂纹等缺陷。若能对这些常用机械构件的毛坯件改用电磁铸造的方式来生产，通过磁场力来控制铸件的凝固过程，获得我们所需要的微观组织与性能，这样，与锻造生产相比，可以改善锻造工人的劳动强度和工作条件，节省成本，提高原材料的利用率，减少其机械切削加工前的热处理工序，提高生产率；与轧制与挤压工序相比，电磁铸造可以控制零件的表面质量，减少表面缺陷，提高力学性能。

3.3毛坯件的选材方面

不同材料的毛坯件，其本身的性能不同。如20钢和45钢，都属于优质碳素结构钢，但是由于含碳量不同，导致其力学性能不同。若均采用轧制的方式制作轴类圆钢毛坯件，45钢的综合力学性能要高于20钢。若将20钢材料以电磁铸造的方式凝固成形来制作圆钢毛坯件，通过晶粒细化，获得中心细小的等轴晶区，且可以辅助安排热处理工序来共同提高其力学性能，从而达到45钢轧制件的综合要求。这样推广开来，不仅可大大节省原材料的成本，而且可改善不同材料的制造及应用范围，拓展材料的利用率。

3.4零件的加工方面

要将经过热加工制得的毛坯件应用于生产，一般均要对其进行切削加工及热处理工序。机械切削加工的主要目的是提高零件的尺寸精度与形位精度，获得符合装配及使用性能要求的零部件。热处理工序是穿插在切削加工工序中，目的是改变零件的力学性能，以满足其加工或使用的需要。任何一种热处理方式均包含加热、保温及冷却三个步骤，不同的金属材料在不同的热处理方式下，其加热温度、保温时间及冷却速度均不相同。若在金属材料热处理工艺中采用电磁技术，观察其对材料固态组织的影响，则可讨论该技术对材料热处理领域的影响程度与可行性。

4材料电磁凝固技术研究方向的探索

对于电磁场在材料凝固过程中的应用，国内外的研究人员已经做出了很多工作，取得了很大进展，但是对电磁场处理影响凝固组织的机理还认识不深，存在很多盲区。这不仅仅是因为电磁场处理是一门错综复杂的交叉领域，而且还因为其研究手段和人们思维的局限性，这些有待于进一步研究和开发。

4.1从铸件材料及凝固方法方面考虑

国内外科研人员对材料电磁过程技术的研究，主要集中在铝合金、低熔点的Pb-Sn合金、Fe-C合金及一些复合材料等方面，在其他一些合金材料的研究还相对欠缺。同时，对于旋转磁场电磁搅拌功能的研究，大部分都集中在钢锭的定向凝固中，对于一些采用同时凝固方法获得的中小型薄壁铸件，电磁凝固技术在这方面的研究和应用还有待深入与提高。

4.2磁场类型及其与电场的交互作用方面

直流磁场及交流磁场对材料凝固过程方面的'研究相对比较多，而关于脉冲磁场对材料凝固过程及其凝固组织影响方面的研究工作还有待深入。訾炳涛等人[7]曾采用脉冲磁场对LY12铝合金的凝固组织进行了处理，发现脉冲磁场不仅可以显著细化凝固组织，而且其细化效果要明显比脉冲电流的细化效果好。但对脉冲磁场应用方面有关的新问题、新现象认识还不够多，相信该技术应该有较大的市场前景，可能用于大块非晶和大块金属纳米晶材料的制备[8]。在磁场中通一直流电场，其对材料凝固过程的影响已得到较深入的研究。尤其是直流磁场与直流电场的交互共同作用于金属的凝固过程，使金属细化效果更为显著[9]，并且已经广泛应用于生产。但是对于交流电场或脉冲电场与交流磁场或脉冲磁场的交互作用的研究还不多，其交互作用效果对材料凝固组织的影响结果还不明确，这还需要大量的试验研究来证明该方法的可行性与实践性。

4.3电磁搅拌原理的获取方式方面

在金属凝固过程中，施加交流磁场的作用和目的就是对液相产生电磁搅拌，使金属液处于不同于重力状态下的结晶状态，凝固模式发生变化，成为一种不平衡结晶，从而得到具有优良力学性能的细小晶粒组织。Kobayashi[10]等人曾用在直流磁场中低速旋转模具的办法来实现电磁搅拌过程，并在不锈钢的凝固组织中产生不同比例的等轴晶粒区。那么，对于交流磁场获得的电磁搅拌效果，与在直流磁场作用下通过旋转模具的方式获得的电磁搅拌效果，两者对于凝固组织及机理的影响有什么不同，这方面的研究还不明确，还有待于进一步的研究与证实。

4.4材料电磁铸造时不同的应用参数方面

为了将材料电磁凝固技术更好地应用于铸造生产，得出某种合金电磁铸造的最佳方案，这还需要大量的试验研究及总结，主要包含以下两个方面的内容：其一，对于相同的合金成分，在不同的浇注温度、电磁场强度及铸型温度下，其凝固后的微观组织和力学性能会有何不同；其二，对于不同的合金成分，或是改变同一种合金中合金元素的含量，在相同的浇注温度、电磁场强度及铸型温度下，其凝固后的微观组织和力学性能有何不同。综合各方面的试验数据与结果，从而得出某种合金最佳的电磁凝固方案，包括其合金元素含量的多少、浇注温度的范围、电磁强度的大小及铸型预热温度的取值，以便于更有效地指导及应用于生产。

5结束语

经过几十年国内外研究人员的不懈努力，材料电磁凝固技术已经取得了很大的进展，并且在冶金生产中已得到了广泛地应用。但是，能否拓展材料电磁凝固技术在冶金工业与材料成形加工方面的应用，让其应用于锻压生产、焊接生产及材料的热处理加工工序，这种设想的可执行性和可操作性还需要大量的试验研究与证明。同时，我们还要拓宽材料电磁凝固技术的研究方向，让更多的材料能应用于电磁凝固生产，并且应加大力度研究脉冲磁场及不同磁场与电场的交互作用下对材料凝固组织及性能的影响，从而让这一技术更加完善，以便于形成一套有效的理论体系去更好地指导生产。对材料电磁凝固过程技术的研究具有深远的意义，其研究成果将为人们进一步探索磁场作用下合金中原子和电子运动规律提供新的实践依据和新的线索与思路。从应用的角度来看，可以运用这些新发现的实验结果，指导人们有效地控制合金的原子结构和微组织结构，为有效改变合金的性能提供新的技术手段，拓宽电磁场在材料加工中的应用范围，推动冶金行业的快速发展。