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电磁场与电磁波 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9 x 9 mm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2.4GHz ISM(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（hop channel），在一次连接中，无线