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《电磁场(第二版)》是1983年高等教育出版社出版的图书,作者是冯慈璋

基本信息

  • 出版时间

    1983年10月

  • 定价

    19.7 元

  • ISBN

    7040015765,9787040015768

折叠 编辑本段 基本介绍

定义:

有内在联系、相互依存的电场磁场的统一体的总称。随时间变化的电场产生磁场,随时间变化的磁场产生电场,两者互为因果,形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电粒子引起,也可由强弱变化的电流引起,不论原因如何,电磁场总是以光速向四周传播,形成电磁波。电磁场是电磁作用的媒递物,具有能量和动量,是物质存在的一种形式。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。

折叠 编辑本段 电流磁场

【目的和要求】

通过直线电流的磁场和通电螺线管的磁场的实验,认识带电导体周围存在着磁场,并进一步认识和检验安培右手螺旋定则。

【仪器和器材】

专用电源(低电压、短时间大电流),粗铜线(φ3×30毫米)小磁针(J2406型,一组10个),硬纸板(20厘米×20厘米),方座支架(J1102型),铅笔,带硬纸板(15厘米×20厘米)的螺线管,导线2根,细铁粉。

【实验方法】

一、直线电流的磁场

1.将30毫米长的粗钢线穿过20厘米见方的硬纸板的中心。

2.将粗铜线沿竖直位置固定好(例如用一个小支架固定硬纸板,或用方座支架夹持住硬纸板)。粗铜线的两端另外用导线连接到专用电源的输出端上,然后在纸板上均匀撒一层细铁粉。

3.接通专用电源的开关,并同时用一支铅笔轻敲纸板,使上面的铁粉沿磁力线排列。(专用电源的短时间电流输出达三、四十安培以上,然后会在预定的时刻自动断开。)

4.用白纸画出所见图形的简图。然后在纸板上沿同心圆的4个不同方位各放1个小磁针。再次接通专用电源,按小磁针北极所指的方向在同心圆上标出磁力线的方向。

5.检查导线中的电流方向和磁力线方向是否符合右手螺旋定则

6.改变电流的方向重做一遍上述实验,再画一张磁力线简图,与上图相比较,并检验右手螺旋定则。

二、通电螺线管的磁场

1.将带硬纸板的螺线管的两端接到专用电源的输出端上,按通电源,同时轻敲均匀地撒好了铁粉的硬纸板,使上面的铁粉沿磁力线排列

2.画出表明螺线管内和两端外铁粉排列形状的简图。

3.在螺线管内和两端外不同地方放几个小磁针,再次接通专用电源,按小磁针北极所指的方向,在简图上标出磁力线的方向,并注明电流的方向看看是否符合右手螺旋定则

【参考资料】

线圈指南针

在铅笔上用牛皮纸缠两层,然后再用漆包线在纸上顺次密绕60-70圈,把线头固定好后,把线圈连同纸筒一起从铅笔上取下,这样便得到了一个螺旋线圈。

另取铜片、锌片各l小块,泡沫塑料一块,见图3.17-5,将线圈置于泡沫塑料上,线圈的两头分别与铜片、锌片连接。然后,把这一装置放入盛有盐水(或醋)的杯中,让它浮在液面上。这时你可以看到线圈管的轴线总是指着南北方向。不管你怎样改变它的指向,它都会恢复南北指向的位置,犹如一架指南针。

这是由于插在盐水中的钢片、锌片形成化学原电池,原电池产生的电流流过螺旋线圈会产生磁场,使螺旋线圈两端显示不同的磁极,所以线圈就会像指南针一样指示方向了。

折叠 编辑本段 电磁波

折叠 基本信息

电磁场由近及远的扰动的传播形成电磁波

随时间变化着的电磁场。时变电磁场与静态的电场和磁场有显著的差别,出现一些由于时变而产生的效应。这些效应有重要的应用,并推动了电工技术的发展。

折叠 电磁感应定律

M.法拉第提出的电磁感应定律表明,磁场的变化要产生电场。这个电场与来源于库仑定律的电场不同,它可以推动电流在闭合导体回路中流动,即其环路积分可以不为零,成为感应电动势。现代大量应用的电力设备和发电机、变压器等都与电磁感应作用有紧密联系。由于这个作用。时变场中的大块导体内将产生涡流趋肤效应电工中感应加热、表面淬火、电磁屏蔽等,都是这些现象的直接应用。

折叠 编辑本段 研究过程

折叠 电磁感应定律

继法拉第电磁感应定律之后,J.C.麦克斯韦提出了位移电流概念。电位移来源于电介质中的带电粒子在电场中受到电场力的作用。这些带电粒子虽然不能自由流动,但要发生原子尺度上的微小位移。麦克斯韦将这个名词推广到真空中的电场,并且认为;电位移随时间变化也要产生磁场,因而称一面积上电通量的时间变化率为位移电流,而电位移矢量D的时间导数(即дD/дt)为位移电流密度。它在安培环路定律中,除传导电流之外补充了位移电流的作用,从而总结出完整的电磁方程组,即著名的麦克斯韦方程组,描述了电磁场的分布变化规律。

折叠 ​麦克斯韦方程

电磁辐射麦克斯韦方程表明,不仅磁场的变化要产生电场,而且电场的变化也要产生磁场。时变场在这种相互作用下,产生电磁辐射,即为电磁波。这种电磁波从场源处以光速向周围传播,在空间各处按照距场源的远近有相应的时间滞后现象。电磁波还有一个重要特点,它的场矢量中有与场源至观察点间的距离成反比的分量。这些分量在空间传播时的衰减远较恒定场为小。按照坡印廷定理,电磁波在传播中携有能量,可以作为信息的载体。这就为无线电通信、广播、电视、遥感等技术开阔了道路。似稳电磁场时变场中不同于静态场的上述一些现象,其显著程度都与频率的高低及设备的尺寸紧密相关。按照实际需要,在容许的近似范围内,对时变场的部分过程可以当作恒定场处理,称之为似稳电磁场或准静态场。这种方法使分析工作大为简化,在电工技术中是行之有效的方法,已为人们所广泛采用。

折叠 时变电磁场

时变电磁场还可以进一步分为周期变化的交变电磁场及非周期性变化的瞬变电磁场。对它们的研究在目的上和方法上有一些各自的特点。交变电磁场在单一频率的正弦式变化下,可采用复数表示以化简计算,在电力技术及连续波分析中应用甚多。瞬变电磁场又称脉冲电磁场,覆盖的频率很宽,介质或传输系统呈现出色散特性,往往需要采取频域、或时序展开等方法进行分析。

折叠 电子烟雾

一项新研究发现,电脑、打印机及其他办公设备产生的“电子烟雾”(即电磁场、电磁辐射),可能使员工置身于污染物和细菌水平更高的工作环境中。由英国伦敦帝国理工大学完成的这项新研究,调查了在工作中因长时间使用电子设备而产生头痛等健康问题的员工。尽管老板们对此很不屑,但新研究表明,这些电磁场会损害健康。

人们对“电子烟雾”可能对健康产生危害的担心由来已久。去年,英国牛津儿童癌症研究中心报告说,居住在距离高压线200米范围内的儿童罹患白血病的危险,比那些居住在距离高压线600米开外地区的孩子高69%。家电和办公设备产生的低压,也会产生同样的影响。

伦敦帝国理工大学的基思·牙米森,绘制出了典型办公室的电磁场图。他说:“电磁场对空气具有很大的影响,人们的皮肤和肺也会受到电磁场的影响。电磁场会增加人体内的毒素量,污染物的危险和感染的危险随之增加。”

折叠 编辑本段 电与磁

科学角度来说,电磁波是能量的一种,凡是能够释出能量的物体,都会释出电磁波。

电与磁可说是一体两面,变动的电会产生磁,变动的磁则会产生电。电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般,因此被称为电磁波,而其每秒钟变动的次数便是频率。当电磁波频率低时,主要藉由有形的导电体才能传递;当频率渐提高时,电磁波就会外溢到导体之外,不需要介质也能向外传递能量,这就是一种辐射。举例来说,太阳与地球之间的距离非常遥远,但在户外时,我们仍然能感受到和煦阳光的光与热,这就好比是「电磁辐射藉由辐射现象传递能量」的原理一样。

折叠 编辑本段 分类

电磁辐射是传递能量的一种方式,辐射种类可分为三种:

游离辐射

有热效应的非游离辐射

无热效应的非游离辐射

基地台电磁波绝非游离辐射波

正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样,人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。电磁波是电磁场的一种运动形态。 在高频电磁振荡的情况下,部分能量以辐射方式从空间传播出去所形成的电波与磁波的总称叫做“电磁波”。在低频的电振荡中,磁电之间的相互变化比较缓慢,其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去。然而,在高频率的电振荡中,磁电互变甚快,能量不可能全部反回原振荡电路,于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去。电磁波为横波。电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。电磁波的传播有沿地面传播的地面波,还有从空中传播的空中波。波长越长的地面波,其衰减也越少。电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。中波或短波等空中波则是靠围绕地球的电离层与地面的反复反射而传播(电离层在离地面50~400公里之间)。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变,其强度与距离的平方成反比,波本身带动能量,任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。其速度等于光速(每秒3×10¹⁰厘米)。光波就是电磁波,无线电波也有和光波同样的特性,如当它通过不同介质时,也会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。在空间传播的电磁波,距离最近的电场(磁场)强度方向相同和量值最大两点之间的距离,就是电磁波的波长。电磁波的频率γ即电振荡电流的频率,无线电广播中用的单位是千赫,速度是c.根据λγ=c,求出λ=c/γ。

电可以生成磁,磁也能带来电,变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场,这就是电磁场,而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波,所以电磁波也常称为电波。1864年,英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上,建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在,推导出电磁波与光具有同样的传播速度。1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。之后,人们又进行了许多实验,不仅证明光是一种电磁波,而且发现了更多形式的电磁波,它们的本质完全相同,只是波长和频率有很大的差别。按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来,就是电磁波谱。如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话,它们是工频电磁波、无线电波、微波、红外线、可见光紫外线、X射线及r射线。

用的波长在10~3000米之间,分长波、中波、中短波、短波等几种。传真(电视)用的波长是3~6米;雷达用的波长更短,3米到几厘米。电磁波有红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。各种光线和射线,也都是波长不同的电磁波。其中以无线电的波长最长,宇宙射线的波长最短。

无线电波3000米~0.3毫米。

红外线 0.3毫米~0.75微米。

可见光0.7微米~0.4微米。

紫外线 0.4微米~10毫微米

X射线10毫微米~0.1毫微米

γ射线 0.1毫微米~0.001毫微米

宇宙射线小于0.001毫微米

折叠 编辑本段 电磁辐射

广义的电磁辐射通常是指电磁波频谱而言。狭义的电磁辐射是指电器设备所产生的辐射波,通常是指红外线以下部分。

折叠 编辑本段 对人体的伤害

电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和积累效应等。

折叠 热效应

人体内70%以上是水,水分子受到电磁波辐射后相互摩擦,引起机体升温,从而影响到身体其他器官的正常工作。

折叠 非热效应

人体的器官和组织都存在微弱的电磁场,它们是稳定和有序的,一旦受到外界电磁波的干扰,处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏,人体正常循环机能会遭受破坏。

折叠 累积效应

热效应和非热效应作用于人体后,对人体的伤害尚未来得及自我修复之前再次受到电磁波辐射的话,其伤害程度就会发生累积,久之会成为永久性病态或危及生命。对于长期接触电磁波辐射的群体,即使功率很小,频率很低,也会诱发想不到的病变,应引起警惕!

各国科学家经过长期研究证明:长期接受电磁辐射会造成人体免疫力下降、新陈代谢紊乱、记忆力减退、提前衰老、心率失常、视力下降、血压异常、皮肤产生斑痘、粗糙,甚至导致各类癌症等;男女生殖能力下降、妇女易患月经紊乱、流产、畸胎等症。

关于电磁场对人类产生的主要灾害性影响根据医学界相关的研究报考,磁场会使人体产生严重的危害性病变和思维的延续变化。如果人类长期生活在强磁场范围内,会导致内分泌紊乱失调,大脑也会产生不正常的延续思维,会诱发人体的某些潜能和特殊的功能变化,也会诱发癌症。在大都市中,由电网和通讯网络产生的不同频段的电磁波辐射,已经给人类带来了诸多不利因素。它主要包括的范围如下:

(1)50赫兹范围内的低频网络磁波干扰。

(2)由无线电台和电视台所产生的高频干扰。

(3)电子工业中频设备的磁波干扰。

(3)家用电器的电磁辐射。

(4)手机无线电通信的电磁辐射。

(5)来自宇宙空间的电磁辐射。

(6)不同区域间的强地磁影响。

(7)电力工具的磁场干扰。

(8)用于机加工设备的电磁影响。

(9)有线通信网络的电磁辐射。

(10)超高频微波设备的电磁辐射。

(11)卫星通信的磁波干扰。

(12)发电厂的高压输电系统网络。

(13)高频工业设备的电磁辐射。

(14)由军用的雷达系统以及军用无线电设备产生的电磁波辐射。

(15)由民用通讯设备产生的磁波辐射。

……

人类社会正在遭受着多种电磁波辐射灾害,而这种灾害是无法看到的一种潜在的破坏性因素,它将导致人类的脑思维系统产生超越常规的病态和不健康的心态、精神失常、性情暴躁、内分泌失调、烦躁多梦、疑神疑鬼、心悸不安。在这种情况下也极易产生不正常的肢体举动。比如在夜间,人类大脑会产生比较特殊的梦境联想状态,像性爱的梦遗、恐怖的梦境、已故亲人的托梦、凶杀与暴力、发财与死亡穿越时空等等梦中的联想。

当前,人类对于电磁辐射影响的成因还不太了解。当人的大脑长期处于强电磁场辐射下,会导致意念思维的深度延续,而各种非正常的感觉意识会对人体产生侵害。不论是在正常的生活中还是在休眠时都会产生错觉,导致凶杀、械斗、暴力等。同时,人类社会的文明也会遭受现代科技成果的巨大影响。由于天然的空间磁场存在,才给人类带来了生命的福音,自然界中的生物也才能繁衍下去。然而,由于社会的进步、现代科技的高速更新,隐形的非自然性灾难也正在逐步向人类走来。非分的遐想、精神病的畅想、病毒的转基因、物种的灭绝、超越自然的事件、难以根除的病因等等因素,已经促使人类一步步走向灭亡。

不同频率的电磁辐射对人的身体会产生不同的影响,比如,医学中的磁疗方法能够使人的病态得到好转,也能够增强人体的抗疾病能力。同时,宇宙空间的磁场也可促进生命的延续与进化,地球一旦失去了磁场效应,这个世界也就不复存在了。磁场维持生命细胞分子进行化学作用的正常反应,用以保持细胞电位的稳定变化,使人类的机体能够正常运行。如果在外界的磁场强度高于人体能够适应的磁场的,人体的细胞就会发生生物电场的非规律性演变,会导致人体局部产生病灶。然而,生活在现代社会中的人们还不知道电磁场的干扰危机,但是,它已经悄悄来临,来干扰人类的大脑了。而最关键的就在于现代的科学技术给人类带来的负面影响已经普遍、逐渐地深入到我们的生活当中,如果人类再不警醒,科学的进步将给人类带来不可挽回的严重后果。这主要包括噩梦引发下的心肌功能改变、脑功能的潜在思维影响以及脏腑机能微量变化等等。

1)如果工作在强大的磁场区域间,应尽量避免接触或远离磁场源,最好的方法是建造防磁场辐射干扰的无磁场区域空间建筑。

(2)凡是经常接触强磁场辐射源的,应当定期进行人体健康检查,并形成短期的循环换班制度。

(3)无线电通讯设备不能长期携带在身体上,不用时则应当与人体保持一定的距离。

(4)尽量少用或不用无线电通话,以防电磁辐射给人体带来不必要的影响。

(5)减少家用电器的使用,要勤动手,多活动。

(6)在欣赏音乐时,应当避免长时间头戴耳机。

(7)不要滥用磁疗设备,要遵医嘱。

(8)远离无线电发射装置以及强磁场的区域范围。

(9)居民住宅应当避开高压输电网络,最低间距应当在300米以外。

(10)建设强大的电磁波发射场地应当远离居民区,其间距不得低于5000米。

我们知道,人体的磁场干扰试验已有科学的定义,癌症、不明的病因、机体过早衰退、生物基因转变、大脑思维突发性延伸等等,我们必须重视电磁辐射给人类带来的病痛。然而,人世间的那些超自然现象,不也是强磁场的辐射干扰在作祟吗?城市电网设备“星罗棋布”使人的大脑神经处于强磁场下的思维意识延伸,导致神奇的梦中幻影,这也会使人在静态下产生一种跨越时空的超自然感觉。回归大自然,远离繁华喧闹的大都市,这才是人类的最终归属。

民间所传说的那些离奇怪事,其实也都是由万有电磁场力和万有引力所造成的。自从人类发现了物质的原子结构,“电与磁”也就奠定了一切物质的力场基础,任何物质都逃脱不了场力的作用。宇宙空间的磁场力、引力、离心力等,都存在物质最小原子的运动结构方式。合理利用电磁能源的开发,关系到人类的繁衍,这也是大自然赋予人类生存的最佳动力源。关于梦析的解释很多很多,迷信的东西不能再谬种流传。磁场的干扰、人类思维的不断延伸制造了人类生命延续过程中种种自然科学难以解答的奇异谜团。

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