电磁场与电磁波报告,电磁场与电磁波读书报告

('电磁场与电磁波学习报告——电磁场与电磁波的应用、危害及防护通信0801高敏20082657电磁场与电磁波学习报告——电磁场与电磁波部分应用、危害及防护这学期我们专业开设了《电磁场与电磁波》这门课程，但是并没有深入研究。老师风趣的讲课方式让我对这门课的兴趣增强不少，也使我对电磁波有了更新的认识。接下来我想简单谈谈我了解的电磁场电磁波在科研、生活、医学中的一些应用，以及电磁波的危害和防护。一、电磁场与电磁波的应用1、加速器高能带电粒子束，如质于或氘核，常用于所谓原子碰撞的实验中研究原子的内部结构，电用于加速带电粒子使之获得很高的速度，从而具有很高的能量。这种使带电粒子具有高能量装置叫加速器。最常见的加速器就是电子枪，常用于阴极射线管中。用单个电子枪需要很高的电压才能使粒速度达到要求。然而用电子枪排成队列井使粒子依次通过，则只需要不高的电压。这时粒子通过一个电子枪就获得一份能量。这种由电子枪阵列组成的装置叫线性加速器。可以想象得到线性加速器是相当长的。另一方面，回旋加速器只用一个电子枪，但使带电粒子一次又一次地通过它。最简单的回旋加速器由两个D形的铜质腔组成。一个高频振荡器跨接于两个腔。显然，只有两个腔之间的空隙中才存在电场，带电粒于也只有通过空隙时才获得能量。两个腔被密封在真空室中，以减小与空气分子碰撞而引起的能量损失。整个装置被放在均匀磁场中。当电荷被缝隙的电场加速进入某一个D形腔时，加速过程开始，一旦电荷进入该腔，将沿半圆形路径运动。腔中没有电场，所以带电粒子速度保持不变。如果振荡器的频率与回旋频率相同，那么，带电粒子到达空隙的时候外加电压极性正好改变，缝隙中的电场方向随之改变，使粒子得到加速又进入另一D形腔，这时粒子运动的半径也就大了一些。这样，粒子每次通过空隙都获得一些动能，从而进入更大半径的运动轨道。这一过程一直重复到粒子从D形腔的边界射出。带电位子的动能与D形腔的半径有关。当磁通密度给定时，带电粒子的动能只能靠腔半径的增大而增大。但增大腔的半径，回旋加速器中电磁铁的体积和成本都要增加。为了限制成本，可同时调整振荡器的频率和磁通密度使带电粒子轨道半径达到要求，这样我们可以用环形电磁铁。2、磁悬浮列车磁悬浮列车的原理并不深奥。它是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”，亦称之为“磁垫车”。由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮于运行的铁路上；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10─15毫米的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。磁悬浮列车与当今的高速列车相比，具有许多无可比拟的优点：由于磁悬浮列车是轨道上行驶，导轨与机车之间不存在任何实际的接触，成为“无轮”状态，故其几乎没有轮、轨之间的摩察，时速高达几百公里；磁悬浮列车可靠性大、维修简便、成本低，其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；噪音小，当磁悬浮列车时速达300公里以上时，噪声只有656分贝，仅相当于一个人大声地说话，比汽车驶过的声音还小；由于它以电为动力，在轨道沿线不会排放废气，无污染，是一种绿色交通工具。3、蓝牙技术蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。其程序写在一个9x9mm的微芯片中。现在把蓝牙技术引入到移动电话和膝上型电脑中，去掉了手机与笔记本电脑之间的令人讨厌的连接电缆而而通过无线使其建立通信。打印机、PDA、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分。除此之外，蓝牙无线技术还为已存在的数字网络和外设提供通用接口以组建一个远离固定网络的个人特别连接设备群。蓝牙工作在全球通用的2.4GHzISM(即工业、科学、医学）频段。蓝牙的数据速率为1Mb/s。时分双工传输方案被用来实现全双工传输。ISM频带是对所有无线电系统都开放的频带，因此使用其中的某个频段都会遇到不可预测的干扰源。例如某些家电、无绳电话、汽车房开门器、微波炉等，都可能是干扰。为此，蓝牙特别设计了快速确认和跳频方案以确保链路稳定。跳频技术是把频带分成若干个跳频信道（hopchannel），在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列（即一定的规律，技术上叫做"伪随机码"，就是"假"的随机码）不断地从一个信道"跳"到另一个信道，只有收发双方是按这个规律进行通信的，而其他的干扰不可能按同样的规律进行干扰；跳频的瞬时带宽是很窄的，但通过扩展频谱技术使这个窄带宽成百倍地扩展成宽频带，使干扰可能的影响变成很小。与其它工作在相同频段的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短，这使蓝牙比其它系统都更稳定。4、卫星通信卫星通信是二战之后发展起来的一种先进的无线通信技术。卫星通信就是地球上来（包括地球、水面和低层大气中）的无线电通信站之间利用人造卫星做中继站而进行的通信。通信地球站可以是地面站、车载站、机载站，各种通信站的天线均指向卫星。地球站的天线要始终对准卫星才能利用卫星进行通信，所以我们通常使用静止卫星，也即同步卫星。人们发现当卫星处在距地面35600公里左右时，周期T=24小时，即卫星绕地球一圈时间与地球自转一圈的时间一致。那么一天24小时天线都不会偏离卫星，而且天线和卫星之间的距离也不会改变。卫星通信工作在微波频段，也可以说卫星通信是微波接力通信的一种特殊形式。微波是指波长1米到1毫米之间的无线电波（频率范围300MHZ~300THZ）。由于无线电波穿越大气层的传播特点，卫星通信的工作频段只占微波频段的一小部分。目前商用通信的工作频段主要在C波段的KU、KA波段。波段越高技术上越难实现。我国第一颗通信卫星是1970年4月24日发射的“东方红一号”卫星。5、微波炉：极性分子接受微波辐射的能量后，通过分子偶极的每秒数十亿次的高速旋转产生热效应，这种加热方式称为内加热（相对地，把普通热传导和热对流的加热过程称为外加热）。与外加热方式相比，内加热具有加热速度快、受热体系温度均匀等特点。研究发现，在萃取加工和有机化学反应等方面，微波辐射技术均显示出其无与伦比的优越性。由于微波的频率与分子转动的频率相关连，所以微波能是一种由离子迁移和偶极子转动引起分子运动的非离子化辐射能。当它作用于分子上时，促进了分子的转动运动，分子若此时具有一定的极性，便在微波电磁场作用下产生瞬时极化，并以24.5亿次/s的速度做极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子之间的相互摩擦、碰撞，促进分子活性部分（极性部分）更好地接触和反应，同时迅速生成大量的热能。6、电磁炉：电磁炉是采用磁场感应涡流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内之磁力线通过金属器皿的底部时即会产生无数小涡流，使器皿本身自行高速发热，然后再加热于器皿内的食物。其神奇之处就在于炉面的陶瓷表面不会发热，而锅具自行发热，并煮食锅内食物。其最高温度高达240度。电磁炉的热效率极高，煮食时安全、洁净、无火、无烟、无废气、不怕风吹、不会爆炸或引致气体中毒。当磁场内的磁力线通过非金属物休，不会产生涡流，故不会产生热力。炉面和人都是非金属物体，本身不会发热，因此没有被电磁炉烧伤的危险，安全可靠。7、电磁高速公路：在电磁高速公路上，各种车辆的行驶速度达每小时200公里，而车辆之间的距离却比普通的高速公路更短。利用智能管理系统，公路交通畅通无阻，没有交通堵塞和车祸。电磁高速公路采用了多项高精尖技术：1.在柏油路面下每隔1.2米埋设专用磁铁，负责行驶车辆与电脑系统之间的信息传递；2.在车辆的前后保险杠上配置磁性传感器，接收地面专用磁铁的信息反馈；3.车辆行驶由电脑和传感器监控，交通信息通过车辆和路面电脑系统交流；4.沿路布设传感器、电脑导航系统及摄像机；5.用专用电脑控制汽车刹车、油门和转向；6.用雷达控制车距，最小距离可达3.95米；7.在汽车驶进特定路口时，电脑导航系统会显示清晰的道路图，指示驾车者现时的位置，以及前往各方向的最佳路线。有如此先进、完善的设施与保障，即便驾车技术很差又不认得路，都不会有任何问题。另外在电磁波在隐形飞机、CDMA（码分多址）、电磁脉冲炸弹(简称为E-BOMB)、EMF系统俗称“电磁刀”、磁分离器等方面也有广泛应用。二、电磁波的危害及防护电磁波的证明在科学上，称超过人体承受或仪器设备容许的电磁辐射为电磁污染。电磁辐射分二大类，一类是天然电磁辐射，如雷电、火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等，除对电气设备、飞机、建筑物等可能造成直接破坏外，还会在广大地区产生严重电磁干扰。另一类是人工电磁辐射，主要是微波设备产生的辐射，微波辐射能使人体组织温度升高，严重时造成植物神经功能紊乱。但是对电磁辐射，要正确认识，而且要科学防护。其实人类一直生活在电磁环境里，地球本身就是一个大磁场（静场），其表面的热辐射和雷电都产生电磁辐射，阳光也是电磁辐射。此外，其他星球也自外层空间源源不断地产生电磁辐射。对这些自然的电磁辐射，人类别无选择，而且受益无穷，比如阳光是生命之源。电磁能的应用已经深入到人类生活的各个方面。因此，电磁辐射在有电灯、广播和电视以来就成为了我们生活的一部分，无线电通信更是目前不可缺少的。电磁波辐射能量较低，不会使物质发生游离现象，也不会直接破坏环境物质，但在到充满电子通讯产品的现代生活，其电磁干扰性不能掉以轻心，因为它随时会给人体造成危害：1、对中枢神经系统的危害神经系统对电磁辐射的作用很敏感，受其低强度反复作用后，中枢神经系统机能发生改变，出现神经衰弱症候群，主要表现有头痛，头晕，无力，记忆力减退，睡眠障碍，白天打瞌睡、易激动、多汗、心悸、胸闷、脱发等，尤其是入睡困难，无力，多汗和记忆力减退更为突出。还表现有短时间记忆力减退，视觉运动反应时值明显延长；手脑协调动作差，表现对数字划记速度减慢，出现错误较多。2、对机体免疫功能的危害使身体抵抗力下降。研究和调查表明，人体的白血球吞噬细菌的百分率和吞噬的细菌数均下降。此外受电磁辐射长期作用的人，其抗体形成受到明显抑制。3、对心血管系统的影响受电磁辐射作用的人，常发生血血液动力学失调，血管通透性和张力降低．由于植物神经调节功能受到影响，人们多以心过缓跳过缓出现，少数呈现心跳过速。此外，长期受电磁辐射作用的人，其心血管系统的疾病，会更早更易促使其发生和发展。4、对血液系统的影响在电磁辐射的作用下，周围血像可出现白血球不稳定，主要是下降倾向，白血球減少。红血球的生成受到抑制，出现网络状红血球減少。5、对生殖系统和遗传的影响长期接触超短波发生器的人，可出现男性性机能下降；女性出现月经周期紊乱。高强度的电磁辐射可以产生遗传效应。6、对视觉系统的影响眼组织含有大量的水份，易吸收电磁辐射功率，而且眼的血流量少，故在电磁辐射作用下，眼球的温度易升高。长期低强度电磁辐射的作用，可促使视觉疲劳，眼睛感到不舒适和眼感干燥等现象。7、电磁辐射的致癌作用除上述的电磁辐射对健康的危害外，还对内分泌系统，听觉，物质代谢，组织器官的形态改变，均可产生不良影响。但是这并不是不能防护的，只要我们做到以下几点就能既使用电子设备又保护我们自己：1、尽量远离辐射电磁波的产品。在看电视或者使用电脑的时候，要注意保持距离，特别要保持与电视机或电脑的后方及两侧的距离，这些位置释放出的电磁波最强；2、选用家电用品时，尽量选择电耗低的小型家电。不用的时候，要拔掉电源上的插头；3、睡觉前最好对自己的居住环境进行检查，不要将闹钟、音响等放在床头，因为即使微量的辐射，长时间也会对人体造成危害。4、手机在接通瞬间释放的电磁波很强，对人危害极大。此外，注意减少长时间打手机的情况发生，如果在市区，可以尽量使用固话或者小灵通等辐射更低的通话设备。5、通过饮食调节来减少电磁波的危害。平时注意多吃一些富含维生素B的食品，坚持饮茶对预防电磁波危害也大有裨益。通过对《电磁场与电磁波》这门课的学习，让我了解了和更多在高新技术和日常生活中运用的电磁场技术。我们的生活离不开电磁波，但是我们也要适当的防护电磁波的长期辐射对我们的危害，以便更好的开发和利用电磁场，造福我们的社会和生活。',)