强磁场技术与应用_韩小涛_9787568085489_安徽万品图书经营有限公司

本书由华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心工程技术团队在脉冲强磁场实验装置国家重大科技基础设施多年建设和运行的实践基础上编写而成。强磁场技术方面，简要介绍了产生稳态强磁场的超导磁体和水冷磁体技术，重点阐述了产生脉冲强磁场的脉冲磁体、脉冲电源及电磁参数测量技术等。强磁场应用方面，主要介绍了基于洛伦兹力的电磁成形、电磁冶金和电磁制动等应用，基于磁场力（矩）的整体充磁﹑磁靶向、磁控软体机器人和负磁泳悬浮等应用，以及磁制冷﹑磁刺激和轨道交通磁悬浮等其他磁场应用。本书可作为高等学校电气工程专业的高年级本科生和研究生教材，亦可供强磁场下前沿基础科学研究、电磁材料加工和生物电磁等领域的专业人员参考。

强磁场可以实现无接触地能量传递，是物理、化学、材料、生物医学等领域前沿科学研究不可替代的极端实验条件，近40年来，与强磁场相关的诺贝尔奖达到10项。十一五期间，我国投资建设了强磁场大科学设施，其中稳态部分由中科院合肥物质科学研究院承建，而脉冲部分由华中科技大学承建，是*直属高校承建的*国家重大科技基础设施。大科学设施具有科研和工程的双重属性，对于高校的学科建设和立德树人可以发挥重要作用。欣喜的是，国家脉冲强磁场科学中心研究团队作为高校建设大科学设施第一个吃螃蟹的队伍，他们不仅出色完成了大科学设施的建设任务，而且始终牢记大学立德树人的初心和使命，充分发挥大科学设施科研育人功效，率先将大科学设施的工程实践融入本科生和研究生教学中，组织编写了这本《强磁场技术与应用》教材。作为同领域的学者，有幸第一时间见到并通读了该教材，让我印象深刻。首先，教材内容丰富，深入浅出，兼顾了基础性、高阶性和创新性，很好地将强磁场领域的科研成果转化为系统性的教学资源。该书概要地介绍了超导、水冷等稳态磁场系统的基础知识，专业性和可读性强；同时，围绕脉冲强场磁设施中的关键技术，重点阐述了脉冲磁体、电源和测量等技术。以脉冲磁体为例，从基本原理入手，逐步深入到磁体的多级结构、屈曲破坏及快速冷却等，有利于培养学生解决复杂问题的综合能力和创造性思维能力。为满足培养强磁场科研领域高年级学生开展探究性和个性化的学习需要，该书还介绍了强磁场诱导的磁效应、力效应和热效应等在物质宏微观方面的诸多创新性应用，反映了学科的前沿性和时代性。其次，教材育人理念强，特色鲜明，很好地实现了思政元素与专业知识的结合。从介绍我国古代四大发明之一的指南针开始，到我国创造的强磁场设施多项性能指标世界纪录，体现了我国强磁场技术与应用领域的原创性研究成果和*新研究进展，不仅体现了精益创新的工匠精神和爱国奉献的科学家精神，更展现了我国强电磁领域近年来在科技领域重大进展和自立自强创新精神，这对于激发当代学生科技报国的家国情怀以及使命担当具有重要的现实意义。*后，该教材的出版，可以满足电气工程专业学生对于强磁场理论与技术的学习需要，也为强电磁应用领域的学者提供了系统性知识介绍，相关内容对于强电磁装备与系统的设计实现或有启发，对于推动强磁场技术及其应用发展大有裨益。

强磁场技术与应用是高等学校工科电类专业的一门面向前沿跨学科选修课，既涉及电类专业学生应具备的电磁场、电力电子和电磁测量等知识内容，同时也关联到材料加工、生物医学和化学等领域的交叉应用。学习这门课程有助于开阔学生视野，增强适应能力和创新能力。本书是新工科暨卓越工程师教育培养计划电气工程类专业系列教材之一，主要阐述强磁场产生技术及各种应用，包括基本原理、关键技术和应用实例。全书共分9章。第1章磁场技术基础，主要介绍了物质的磁性、磁现象以及电磁技术的发展简史，概述磁场产生技术与应用。第2章超导磁体技术，简要阐述超导材料和超导磁体基础知识，超导磁体系统原理与设计方法，给出了超导磁体的典型应用。第3章水冷磁体技术，重点介绍了比特磁体结构与设计方法，以及相应的直流稳态电源供电系统。第4章脉冲磁体技术，阐述非破坏性脉冲磁体的结构﹑耦合分析模型、弹塑性力学行为及冷却分析与设计，并介绍以单匝线圈和磁通压缩为代表的破坏性脉冲磁体设计与实例。第5章脉冲电源技术，介绍了电容器、脉冲发电机和蓄电池等三类脉冲电源系统，阐述以实现平顶脉冲强磁场为代表的脉冲强磁场调控技术。第6章强磁场电磁参数测量技术，分析介绍了磁感应强度的测量与标定，脉冲大电流和直流测量技术，以及应力应变、阻抗等磁体状态监测技术。第7章基于洛伦兹力的强磁场应用，重点对电磁成形、电磁冶金和电磁制动等三类典型应用系统进行阐述。第8章基于磁场力/力矩的强磁场应用，以整体充磁、磁靶向、磁控软体机器人和负磁泳悬浮等四个典型应用为例，阐述相关磁场技术原理、设计及应用情况。第9章其他磁场应用，围绕磁热效应、磁生物效应及第Ⅱ类超导体的量子化磁通钉扎效应等，介绍了磁制冷、经颅磁刺激和轨道交通磁悬浮三种应用系统。磁场技术与应用涵盖内容十分丰富，编者在教材内容的选择上，一方面考虑内容的完整性，较为全面地介绍各种磁场系统和应用实例；另一方面又有所侧重，以脉冲强磁场及其应用为重点，兼顾稳态场的相关内容。本书可作为高等学校电气工程专业的高年级本科生和研究生教材，亦可供强磁场下前沿科学研究、电磁材料加工、生物电磁等领域的专业人员参考。本书受湖北高等学校教学研究项目基于脉冲强磁场大科学装置的课程思政实践（项目编号：2021042）和湖北高校一流本科课程建设脉冲强磁场实验装置虚拟仿真实验等项目的资助。本书由华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心工程技术团队在脉冲强磁场实验装置国家重大科技基础设施多年建设和运行的实践基础上编写而成，主要内容曾在华中科技大学电气与电子工程学院本科生课程磁场技术与应用（20162020年秋季学期）以及研究生课程强磁场技术及其工程应用（20202022年秋季学期）中讲授并收集意见。正如脉冲强磁场实验装置一样，本书的内容及编写也是由强磁场工程技术团队合作完成的：初稿第1章由韩小涛老师编写，第2章由耿建昭老师编写，第3章由肖后秀老师、张绍哲老师编写，第4章由宋运兴老师、赖智鹏老师编写，第5章由张绍哲老师、许赟老师编写，第6章由韩小涛老师、谢剑峰老师编写，第7章由韩小涛老师、赖智鹏老师编写，第8章由曹全梁老师、吕以亮老师编写，第9章由刘梦宇老师、许赟老师和谭运飞老师编写，曹全梁和张绍哲老师做了大量前期素材整理工作，全书由韩小涛老师策划和组编定稿。此外，国家脉冲强磁场科学中心李亮主任﹑彭涛老师﹑王俊峰老师、丁同海老师、丁洪发老师、施江涛老师和李潇翔老师等诸位同仁也对本书提出了很多宝贵意见，强磁场中心的研究生张竞文、刘沁莹、陈威霖、王曾文﹑杨春辉、董芃欣、姜涛﹑陈遥、邱志宇、尹卓磊、巨雨薇和孙宇轩等参与了部分图表、公式的编辑工作，在此一并致以深切的谢意。强磁场技术与应用涉及多学科领域，应用广泛，作者水平与经验有限，错误和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。编者2022年6月于华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心

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