强磁场技术与应用

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特别实验条件，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，是教育部直属高校承建的少有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近期新研究进展，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。最后，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。

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。

韩小涛，教授，湖北广水人，1996年、1999年和2004年，先后获华中科技大学本科、硕士和博士学位。现担任国家脉冲强磁场科学中心常务副主任，脉冲强磁场实验装置控制系统负责人，入选“教育部新世纪优秀人才支持计划”。长期从事强电磁技术与应用领域的研究工作，研制了国际领先的脉冲强磁场设施控制系统，开展电磁成形与制造、大功率太赫兹波源及应用等强磁场工程应用研究，主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上项目等重量项目，获湖北省科技进步特等奖和国家科技进步一等奖，发表SCI收录论文60余篇，授权发明专利30余项。

1磁场技术基础(1)
1.1磁性起源、磁现象(1)
1.2电磁学的发展简史(7)
1.3磁场的产生技术(10)
1.4强磁场应用(15)
习题(21)
参考文献(21)
2超导磁体技术(23)
2.1超导材料(23)
2.2超导磁体系统的原理与设计(34)
2.3超导磁体的应用(47)
2.4超导磁体的发展展望(62)
习题(63)
参考文献(63)
3水冷磁体技术(66)
3.1水冷磁体(66)
3.2稳态强磁场装置电源系统(80)
习题(93)
参考文献(94)
4脉冲磁体技术(96)
4.1概述(96)
4.2非破坏性脉冲磁体技术(96)
4.3破坏性脉冲磁体技术(141)
习题(148)
参考文献(148)
5脉冲电源技术(152)
5.1概述(152)
5.2电容器型电源(153)
5.3脉冲发电机型电源(166)
5.4蓄电池型电源(172)
5.5脉冲磁场波形调控(178)
习题(189)
参考文献(189)
6强磁场电磁参数测量技术(192)
6.1概述(192)
6.2磁感应强度的测量与标定(193)
6.3大电流及脉冲高电压测量技术(207)
6.4磁体状态监测技术(225)
习题(230)
参考文献(230)
7基于洛伦兹力的强磁场应用(233)
7.1概述(233)
7.2电磁成形技术(233)
7.3电磁冶金技术(247)
7.4电磁制动技术(257)
习题(263)
参考文献(264)
8基于磁场力/力矩的强磁场应用(267)
8.1概述(267)
8.2整体充磁技术(268)
8.3磁靶向技术(279)
8.4磁控软体机器人技术(289)
8.5负磁泳悬浮技术(296)
习题(301)
参考文献(301)
9其他磁场应用(305)
9.1磁制冷技术(305)
9.2非侵入式经颅电磁刺激技术(316)
……