吉大工程电磁场报告

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1、仪电一班65120124付群健—、电荷的弛豫现象驰豫，就是一个宏观平衡系统由于周围环境的变化或受到外界的作用而变为非平衡状态，这个系统再从非平衡状态过渡到新的T衡态的过程就称为弛豫过程。弛豫过程实质上是系统中微观粒了•由子相互作用而交换能量，最沿达到稳定分布的过程。弛豫过程的宏观规律决定于系统中微观粒子相互作用的性质。因此,研究弛豫现象是获得这些相互作用的信息的最有效途径之-。驰豫法是测定快速反应动力学参数的一种常用实验方法，适用于半衰期小于10-3秒的反应。驰豫法以体系建立新的T衡状态作为讨论的基础，其突出的优点在于可以简化速率方程，它能用线形关系來表示，而与反应的级数无关。在声波的吸收

2、过程中，由于驰豫现象的存在也会引起媒质的吸收。微波加热物质屮，如果外电场以一定频率振荡，由于分子木身的热运动以及和邻分子之问的和互作用，分子转向极化的运动和对于外Hi场的变化有一个时间上的滞后，这种滞后现象称为驰豫。驰豫的宏观效果就使一部分电磁能转化为分子热运动的动能而使分子运动加剧，最终导致电介质的温度升高而达到加热的0的。«弛豫介:核磁共振屮：核磁共振驰豫时间（T1，T2）当氢原子核被置于固定的强磁场中时，会分成顺磁场和逆磁场两种方向排列，而形成两种能级状态。这时若用无线电波来照射这些氢原子核，各氢原了核会因周围环境的差异而吸收不同频率的无线电波的能量从低能级A高能级跃迁，这种现象称核

3、磁共振（NMR）。使氢原子核发生核磁共振的条件是:co=26753H0式屮H0表示氢原子核周鬧磁场的强度，co表示使该氢原子核产生共振跃迁的无线电波的频率，比例常数26753,是氢原子核的旋磁。■弛豫过程过程过程的本质特征的本质特征物质单位体积中所有原子核磁矩的矢量和称为原子核的磁化强度矢量M0。无外磁场作用时，由于热运动，自旋核系统中各个核磁矩的空间取A杂乱无章，M0=0。有外磁场B0（沿z轴方向）吋，磁化强度夫量沿外磁场万向。若在垂直于磁场B0（90°）方向施加射频场，磁化强度矢量将偏离z轴方向（偏离时称M0为M）;—旦射频脉冲场作用停止，H旋核系统H动由不平衡态恢复到平衡态，并释放从

4、射频磁场中吸收的能量。NMR屮的弛豫按其机制的不同分为两类[1]:一类是在RF场关断后，內旋核和周闹品格互相传递能量，使粒了的状态呈玻耳兹曼(Boltzmann)分亦，称为纵向弛豫，又叫T1弛豫。由于这个过程是氢核与周鬧物质进行热交换，最后到达热平衡，故乂称为热驰豫或自旋-晶格驰豫。磁化强度矢量M在90°RF脉冲停止照射后，在z轴方向恢复到原来最大值的63%时所需时间叫纵向驰豫时间。另一类是在RF场关断盾，由于芥个共振核的化学环境不同，致使它们的相位逐渐恢复到不同步、整个共振核系统的分布符合平衡状态的要求，这个过程为横向弛豫过程也叫T2弛豫。由于是自旋核之间相互交换能量的过程，所以又叫自旋

5、-自旋驰豫过程。磁化强度矢量M在90°RF脉冲作用下，倒向xy平面，并在xy平而散幵，撤除RF照射后，其宏观磁矩水平分量减小63%时所需的时间叫做横向弛豫时间。这个过程表示M在xy平而的投影从最大值衰减到零的变化快慢，其本质是自旋核的磁矩屮相对冇序状态句相对无序状态的过渡过程。二、趋肤效应定义：当导线通过交流电吋，因导线的內部和边缘部分所交链的磁通量不向，致使导线表面上的电流产生不均匀分布，相当于导线有效截面减少，这种现象称为趋肤效应。■解析导体中的交变电流在趋近导体表面处电流密度增大的效应。在直长导体的截而上，恒定的电流是均匀分布的。对于交变电流，导体中出现自感电动势抵抗电流的通过。这个

6、电动势的大小正比于导体竿位吋间所切割的磁通量。以圆形截面的导体为例，愈靠近导体中心处，受到外面磁力线产生的自感电动势愈大；愈靠近表而处则不受其内部磁力线消长的影响，因而S感电动势较小。这就导致趋近导体表面处电流密度较大。由丁G感电动势随着频率的提高而增加，趋肤效应亦随着频率提高而更为显著。趋肤效应使导体中通过电流吋的冇效截面积减小，从而使其有效电阻变大。趋肤效应还可用电磁波向导体巾透入的过程加以说明。电磁波向导体内部透入时，因为能量损失而逐渐衰减。当波幅衰减为表而波幅的倍的深度称为交变电磁场对导体的透入深度。以平面电磁波对半无限大导体的透入为例，透入深度为方程式屮0)为角频率，Y为导体的电

7、导率，

8、1为磁导率。可见透入深度的大小与这三个量成反比。电磁波在导体中的波长为2z0,趋肤效应是否显著也可以由导体尺、j•与其屮电磁波波长的比较来判断。如果导体的厚度较导体屮这一波长大,趋肤效应就兄著。■趋肤效应的影响在长直导体的截面上，恒定的电流是均匀分布的。对于交变电流，导体中出现自感电动势抵抗电流的通过。这个电动势的大小正比于导体单位时间所切割的磁通量。以圆形截面的导体为例，愈靠近导体屮心处，受到外面磁力线产生的自