电磁场在农业生物工程的应用
电
磁
场
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课程：生物电磁学学院：电子信息学院学生：汪建
电磁场在农业生物工程中的应用
在地球上空的电离层对地面具有360KV的正电位，地面附近的场强为130V/M，与则同时地球又是一个巨大的磁体，在地面处的磁感应强度为0.05 mT，因此地球上的人、动物和植物等生物始终处在电磁场的作用下，这就是地球的生物电磁环境。而生物在长期演化过程中，已经适应了这一环境，但是当所处的电磁环境发生了变化时，大量的实验证明静电场、静磁场和交变电磁场作用于农业生物体会产生各种各样的生物学效应，其中促进生物生长发育的效应称为正效应或兴奋效应，阻碍或破坏生物生长发育的效应称为负效应或抑制效应。
近20多年来，电磁场的生物效应引起了人们的极大关注。国内外对电磁环境效应研究的报道很多涉及的内容也比较广泛。电磁环境生物效应在农业中的应用，已渗透到农业的各个领域。电磁生物效应研究所产生的新技术，如静电技术、微波技术和磁处理技术等等已成为当前改造传统农业、革新传统农业、促进农业现代化的科学技术手段之一，可以直接用于促进增产和改进产品品质，减轻或避免自然灾害所造成的损失，有的还可以为节约能源开辟新途径[3]。
一、电磁生物效应的几个特点
1、多参量性
生物生理学的研究表明，能引起生物反映的刺激量S等于刺激强度和刺激时间的乘积。在电磁生物效应的实验中，人们主要关注的是场强和作用时间。但是电、磁场本身就是一个很复杂的场，农业生物体由于具有生命活动，也包含着极其复杂的不仅是生理生化的变化，还有自身电磁特性的变化，并深受外界环境因子的影响。因此，电磁生物效应研究中的参数选择，除电(磁)场强度E(B)和作用时间t外，还应考虑电(磁)场的类型Ni，作物品种和类型Ki，含水量W，处理时的温度T，空气的湿度aw，植物胚的朝向dw等等，则刺激量的函数关系应为S=f(E，B，t，Ni，Ki，W，T，aw，dw，…)。从刺激量函数可以看出生物体的电磁处理过程，是一个极其复杂的、既是物理的，又是生理生化的转化过程。多参量性使电磁生物效应研究难度很大，研究进展缓慢。
2、场向效应
电(磁)场对生物体的影响与场强的方向有关，称之为场向效应。如植物生长的向磁性和背磁性。在冬小麦播种时，种子沿南北方向撒播，根系有73.4%以上朝南北，有5.1%朝东西；当种子东西方向撒播时，则根系有71.1%朝南北，有7.1%朝东西。又如施加正电场可以促进植物根系的生长，施加负电场则能抑制植物根系的生长，不同极性的电场对根系吸收不同元素的影响亦不同，静电场对水稻种子脱氢酶活性的影响，负电场处理优于正电场处理
3、临界效应
电(磁)场对生物体的影响，随着场强大小的改变而呈现隐性作用、促进作用、抑制作用以及致死作用，这种现象称为临界效应[8]。从隐性作用过渡到促进作用，存在着一个临界场强，称为下阈值，从促进作用过渡到抑制作用，存在着另一个临界场强，称为上阈值。场强的下阈值和上阈值与生物体的类别、状态、环境等诸多因素有关。如静电增强水稻种子脱氢酶活性，下阈值的范围50kV/m左右，上阈值为150kV/m左右;而静电刺激桑蚕卵增加蚕体重量，下阈值的范围是100kV/m至200kV/m。
4、剂量效应
剂量是场强与作用时间的乘积，而且剂量与生物效应相关。但是对于电磁环境生物效应的研究，在某些条件下，剂量与生物效应无关。例如当场强小于下阈值时，无论电(磁)场对生物体的作用时间多长，也不会引发兴奋效应；当场强大于上阈值时，尽管作用时间很短，也会给生物体带来损伤。不过在临界场强范围内，电(磁)场对生物体产生的兴奋效应与作用剂量有关，但是并非作用时间越长，生物效应就越明显，而是存在一个最佳的作用剂量。当场强一定时，某种生物兴奋效应的适宜剂量取决于作用时间，所以有人将剂量效应称为时间效应。
5、消退效应
在生命过程的某一阶段，电磁场的作用通过机体内部的调节而产生影响，发生显著的生物效应，随后，影响减弱或消失，这种效应称为消退效应[9]。例如:400～600kV/m 的静电场对桑蚕卵的孵化率和三龄前的呼吸强度有显著的影响，但对蚕发育后期的各项指标，如呼吸强度、蚕体增重速度等的影响并不十分明显。高频电磁场对动物和人有不良影响，可是到暴露后期可以适当恢复。磁(电)化水最初具有一定的杀菌作用，但过一段时间后就失去了此种功能。目前，人们认为电磁场对生物体有刺激作用，生物体对外加电(磁)场有耐受能力和适应能力是消退效应产生的主要原因。
6、非热效应
电磁场作用于生物体产生的不与温度变化有关的效应，称为非热生物效应。这种效应往往发生在远离平衡态的情况，生物体对电磁场(波)的响应是非线性的，由外界小能量的诱导可能在生物体内部释放出巨大的能量。非热生物效应具有频率窗效应和功率窗效应，即生物系统对微波表现出频率和功率密度的特异性依赖关系，以致在某一频率段或某一功率密度范围内，只有几个离散的频率或功率密度才引起显著的生物学效应。至今，对于非热生物效应有各种可能的解释，多种理论并存，诸如粒子对膜的穿透理论、跨膜粒子的回旋谐振理论、自由基理论以及生物代谢动态过程中的电磁干扰理论等等。这些理论或假设只能解释某些局部的非热生物效应现象，都具有各自的局限性。为了弄清非热生物效应的微观机理，仍然需要更系统的实验研究和更深入的理论研究。
二、电磁场在农业生物工程中的广泛应用
1、电磁场对植物种子的生物效应
利用电磁场处理农作物种子，是电磁生物效应研究最早、在农业上应用最多的一个方面。种子经适当的磁(电)场处理后，可使种子呼吸强度提高，根系活力增强，发芽率和发芽势提高，产量有不同程度的增加。例如，小麦播种前经磁场处理，具有较好的增产效应。同样的，磁场处理的小麦种子也具有显著的增产效果。当然，电场对种子的作用，也可引发生物学效应[3]。
对棉籽用4kV/cm的匀强静电场处理12h，使棉花增产12.4%，绒长增加1～2mm[4]。玉米（沈丹3#）种子，经1.76KV/cm的静电场处理2h，产量对比增加18%，黄瓜（津引2#）种子经1.76kV/cm静电场处理2h，产量则对照增加40%，而刺槐种子经1～2kV/cm 的静电场处理5～10min ，对比发芽率明显提高，棉花（C-4727#）种子经 2.5kV/cm 的电场处理30min,每亩提高5～9kg
同时经生化测定，种子ATP含量增加76.7%～216.7%，淀粉酶增加31%～51%，脱氢酶活性提高15%～50%[5]。用静电场处理甜菜种子，甜菜含糖平均提高0.6%，亩产量提高7%。这些成果的推广应用，将为我国农业发展做出更大的贡献。
2、电磁场对农作物生长的影响
电磁场是植物生长不可缺少的条件，是重要的物理环境因素。若把植物用接地的细金属网罩起来，屏蔽大气电场及离子流，植株就不能正常生长发育;反之，外加一适宜的电场，便可促进植物的生长。
大量实验证明，电磁场对蚕豆、大麦、小麦、玉米、高粱和水稻等都有不同程度的促进植株生长作用。用电场对青椒、黄瓜、蕃茄等蔬菜植株影响的实验，结果表明：
以18～40kV/m的场强，每天供电4～6h，20d后便显示出明显促进植株生长的作用，测其株高、茎粗、叶片数均高于对照组。
国内外的研究表明，除去空气中的离子，植物的生长率会降低;当正离子的浓度约为104个/cm3时，能使液体培养的植株生长率增加5%
对蕃茄生长点施以静电场180kV/m，离子浓度为14×106个/cm3时，植株高度增加12%，结果数增加1.49倍，产量增加1.83倍，并提前5天结果。
而用磁场处理也有与电场处理类似的生物效应，利用适当强度的磁场对花粉、种子、幼苗处理一段时间，同样可以提高发芽率，促进长势，收到增产的效果。如小麦种子经0.5～O.6T的磁场处理后，其出苗率增加，长势好，结穗多，可比对照组增产20%以上。
大麦、玉米、甜菜和花生种子等经磁场处理后，亦收到增产的效果。小麦和番茄种子经0.1～0.2T的磁场处理后，幼苗叶的含水量，全株的SoD(超氧化物岐化酶)活性均显著地高于对照组，这说明磁场处理能够提高小麦和番茄的抗旱性和抗寒性。浸种
后的大麦种子经0.35～0.4T的磁场处理，同未经磁场处理的对照组相比，磁场处理后的第二代虽未再经磁场处理，但却观察到其叶绿素缺失突变、染色体畸变、脂酶谱和光密度出现明显差异，表明磁场处理能引起遗传变异。
总之，电磁场对植物生长的影响是不容置疑的，但电磁场对植株生长的影响是复杂的。由于环境物理因素有多种，对植株的影响通常是它们综合作用的结果。因此，在考虑电磁场影响的同时，还要考虑其它因素的影响。
3、电磁场对禽畜生产的影响
电磁场对禽畜生产的影响是显著的，有关禽畜等农业生物(如鸡、兔、奶牛、蚕和水产生物等等)的电磁生物效应研究也有了较大发展。
磁场处理对禽畜和蚕类同样也有影响。如在磁场中饲养小鸡，比对照组的小鸡体重增加快;小鸡手术后在磁场中饲养，比对照组愈合快;柞蚕卵经 1.0T的磁场处理20min，蚕卵孵化率提高8%～13%。
又如，ChibiovS.M.检查了两次行星磁暴期间兔子的心血管和心肌细胞的超微结构等6个生理参数。在磁暴开始和高峰期，每个心血管参数正常的近日节律丢失。磁暴高峰期，可以观察到谐调障碍随磁暴一起增长，心脏活动突降。峰期之后，发生心肌细胞破坏和退化。在磁暴恢复期，虽然心肌活动参数的幅值偏离很显著，但变得特别同步，并以近日节律为特征。
此外，国内研究表明，对孵化第5天的鸡的种蛋用电场强度为150kV/m的电场处理5min，经测试发现电场对种蛋血液中的蛋白质、维生素B12均有影响，而且使毛蛋和弱雏数减少，孵化率提高，幼雏生长健壮。
4、磁(电)化水的生物效应
磁(电)化水是指以一定速度流过适当强度并与水流垂直的磁(电)场的水或水溶液。关于磁(电)场对水的物理(化学)参数(电导率、表面张力、离子溶解度等等)的影响已进行了比较广泛的研究，人们发现经磁(电)场处理过的水和水溶液，不仅其理化性质发生变化，而且这些变化可保持几小时到几天，使磁(电)处理水对生物产生影响，从而引发各种生物学效应。这些效应在医学和农业等领域已得到应用。
在农业生产中用磁化水灌溉，可以促进作物生长发育，增加产量，这已被国内外大量事实所证明。若让生物长期饮用磁化水，可以促使禽类多产蛋，也可以促进动物的发育。据王信良等人[12]报道，用磁化水饲养家兔，其精液量、精子数、精子质量等都明显提高，精子畸形率明显减少，表明饮用磁化水可促进生精功能。于瑞海等人[7]发现用磁化水蓄养亲贝，明显促进亲贝的性腺成熟，其性腺指数比对照组提高3.5%;同时他们用场强为0.6T的磁场处理水进行栉孔扇贝人工育苗，与对照组比较，孵化率提高16%，幼虫成活率可提高18%，附着变态率比对照组提高27%，单位水体出苗量比对照组提高50%左右。此外，磁(电)化水还具有杀菌、除垢、防垢等作用。若用磁(电)
化水冲洗果蔬，可延长保存期，具有保鲜作用。
5、磁性肥料，
利用少量或微量磁性物质作成的肥料，称为磁性胜料。通常使用的有两种磁性肥料:一种是强磁性肥料，如钡铁氧体和其它具有一定永磁性的化合物，另一种是顺磁性肥料，又称为稀土肥料，如稀土盐类或化合物等。磁性肥料不能代替正常的肥料，而只是作为促进对正常肥料吸收的辅助性肥料。实验表明，在水稻田中施用钡铁氧体肥料，使水稻增产25%;在果园中施用这种肥料，能显著增强果树对氮肥、钾肥和微量元素的吸收;在水稻田中施用微量(每公顷几百克)稀土肥料，5年中平均增产4%～15%(早稻)和4%～19%(晚稻);对棉花用稀土盐类溶液(约2009/l)喷叶(每公顷600～975ml)或拌种，3年中平均增产9%～22%(黑土)和8%～28%(粘土);玉来和大白菜施用稀土肥料后，增产分别达到29%和12%～29%。
电厂排放的煤灰经一定强度的磁场处理后称为磁煤灰，磁煤灰施在农田中，能够促进幼苗发育、生长，增加产量，并能降低红壤的酸度，增加土壤的孔隙度，收到改良酸性土壤的作用。
三、结语
综上所述，电磁场处理能够促进、抑制植物生长和产生遗传变异效应。电磁场生物效应的机理研究已经做了大量工作，积累了一些资料，主要方面有电磁场处理使细胞、生物大分子极化或磁化，改变生物大分子的构象，使酶活性发生变化。同时电磁场处理使生物体内水的结构和水的缔合状态发生变化，这种变化又促使生物的生理特性发生变化。研究还发现电磁场处理可以改变生物膜的通透性，改变生物膜两侧的离子分布和电位。可以使核酸、蛋白质等分子的氢键断合，导致遗传变异。
但要真正从细胞或分子水平上阐明电磁场生物效应的机理是当前的重要课题，还有待进一步研究。电磁场在农业技术方面的应用现在仍然处在起步阶段，但已经显示出了广阔的前景。我们相信，随着研究的深入和发展，必将对我国的农业技术进步发挥它应有的作用。
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电磁场在社会中的应用解读
电磁场在社会中的应用 麦克斯韦全面地总结了电磁学研究的全部成果，并在此基础上提出了“感生电场” 和“位移电流”的假说，建立了完整的电磁场理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的内在联系及统一性，完成了物理学的又一次大综合。他的理论成果为现代无线电电子工业奠定了理论基础。 麦克斯韦方程组是麦克斯韦建立的描述电场与磁场的四个方程。 方程组的微分形式，通常称为麦克斯韦方程。在麦克斯韦方程组中，电场和磁场已经成为一个不可分割的整体。该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在。 麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来，建立了完整的电磁场理论体系。这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。 麦克斯韦方程组在电磁学中的地位，如同牛顿运动定律在力学中的地位一样。以麦克斯韦方程组为核心的电磁理论，是经典物理学最引以自豪的成就之一。它所揭示出的电磁相互作用的完美统一，为物理学家树立了这样一种信念：物质的各种相互作用在更高层次上应该是统一的。另外，这个理论被广泛地应用到技术领域。 麦克斯韦方程组的积分形式如下： (1) (2) (3) (4) 上面四个方程可逐一说明如下：在电磁场中任一点处 （1）电位移的散度等于该点处自由电荷的体密度 ； （2）磁感强度的散度处处等于零。 （3）电场强度的旋度等于该点处磁感强度变化率的负值； （4）磁场强度的旋度等于该点处传导电流密度与位移电流密度的矢量和； 在麦克斯韦方程组中，电场和磁场已经成为一个不可分割的整体。该方程组系统而 完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在。 1 CDMA 技术 CDMA ，就是利用展频的通讯技术，因而可以减少手机之间的干扰，并且可以增加用 户的容量，而且手机的功率还可以做的比较低，不但可以使使用时间更长，更重要的是可以降低电磁波辐射对人的伤害。 CDMA 的带宽可以扩展较大，还可以传输影像呢，这是第三代手机为什么选用CDMA 的原因。就安全性能而言，CDMA 不但有良好的认证体制，更因为其传输的特性，用码来区分用户，防止被人盗听的能力大大地增强。 目前CDMA 系统正快速发展中。 Wideband CDMA(WCDMA)宽带码分多址传输技术，为IMT-2000的重要基础技术，将是第三代数字无线通信系统的标准之一。 1．1 CDMA 技术背景 CDMA 技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。第二次世界大战期间因战 争的需要而研究开发出CDMA 技术，其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰，在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信，后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年，第一个CDMA 商用系统（被称为IS-95）运行之后，CDMA 技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。全球许多国家和地区，包括中国大陆、中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA 商用网络。 S d t D J s l d H c S )(??+=???S d t B l d H S S ????-=?dV S d D V V S ??=?ρ 0=??S S d B
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7、直角坐标系下方向导数 u ?的数学表达式是 ，梯度的表达式 8、亥姆霍兹定理的表述在有限区域内，矢量场由它的散度、旋度及边界条件唯一地确定，说明的问题是矢量场的散度应满足的关系及旋度应满足的关系决定了矢量场的基本性质。 9、麦克斯韦方程组的积分形式分别为 ()s l s s l s D dS Q B E dl dS t B dS D H dl J dS t ?=??=-??=?=+????????r r r r r r r r g r r r r r g ???? 其物理描述分别为 10、麦克斯韦方程组的微分形式分别为 2 0E /E /t B 0 B //t B c J E ρεε??=??=-????=??=+??r r r r r r r 其物理意义分别为 11、时谐场是激励源按照单一频率随时间作正弦变化时所激发的也随时间按照正弦变化的 场， 一般采用时谐场来分析时变电磁场的一般规律，是因为任何时变周期函数都可以用正弦函数表示的傅里叶级数来表示；在线性条件下，可以使用叠加原理。 12、坡印廷矢量的数学表达式 2 0S c E B E H ε=?=?r r r r r ，其物理意义表示了单 位面积的瞬时功率流或功率密度。功率流的方向与电场和磁场的方向垂直。表达式 ()s E H dS ??r r r g ?的物理意义穿过包围体积v 的封闭面S 的功率。 13、电介质的极化是指在外电场作用下，电介质中出现有序排列电偶极子以及表面上出
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电磁场与电磁波学习心得
电磁场与电磁波学习心得 在开始学习“电磁场与电磁波”之前，当我听到其学科名称的时候就产生了一种高深莫测的感觉，觉得电磁场应该是比较难的。但是出于对知识的渴望我怀着一颗求知的心投入了这个“新奇的”知识海洋。 当接触了“电磁场与电磁波”并开始学习的时候这种所谓的惧怕感还是依旧存在。每当读到某个科学家经过了反复的实验从而发现了一个著名的定理或是公式的时候我都非常向往，无疑这些名人事迹提高了我的学习兴趣。但是每当看到一个个繁杂的公式与难于理解的论证的时候，这都让我感到这门课程的难度之高。然而每当专心下来仔细思考，一点一点的从基础公式去推演论证的时候，我又能感受到其在科学与生活方面的独特魅力。 纵观电磁波发展史，人们很早就接触到电和磁的现象，并知道磁棒有南北两极。在18世纪，发现电荷有两种：正电荷和负电荷。不论是电荷还是磁极都是同性相斥，异性相吸，作用力的方向在电荷之间或磁极之间的连接线上，力的大小和它们之间的距离的平方成反比。但长期以来，人们只是发现了电和磁的现象，并没有发现电和磁之间的联系。后来奥斯特、安培、法拉第等人的研究又使人类又电磁波的认识进步了一个阶梯，19世纪中叶伟大的理论物理学家麦克斯韦总结了前人关于电磁学的研究成果，建立了完整的电磁场理论。这使得人们对电磁波的有了相对成熟的认识。 可以说电磁场理论是工科电类专业的一门重要的技术基础课。它在物理电磁学的基础上，进一步研究了宏观电磁现象的基本规律和分析方法，是深入理解和分析工程实际中电磁问题所必须掌握的基本知识。它的地位我觉得就像英语中的语法，用来分析句子和文章的成分结构，没有它我们只能死记硬背一些公式与结论，而利用了电磁理论就能很容易的分析一些实质性的问题从而有更加深刻的体会。很多实际工程问题只有通过电磁场才能揭示其本质。对电磁场的学习使我认识很多物理现象的本质。电磁场由相互依存的电磁和磁场的总和构成的一种物理场。电场随时间变化时产生磁场，磁场随时间变化时又产生电场，两者互为因果，形成电磁场。电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，电流会产生磁场，变动的磁场则会产生电流。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，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，也常称为电波。电磁场与电磁波在实际生产、生活、医学、军事等领域有着广泛的应用，具有不可替代的作用。如果没有发现电磁波，现在的社会生活将是无法想象的。
电磁场与电磁波设计报告
电磁场与电磁波设计报告 题目：电磁场与电磁波设计报告 系别： 班级： 姓名： 指导老师：
目录： 静电场的基本概念------------------------------------------3 恒定磁场的基本概念----------------------------------------5 时变磁场的基本概念----------------------------------------6 电场和磁场之间的关系--------------------------------------7 电磁场应用之变频电磁场处理油田水防垢技术------------------8 背景---------------------------------------------------8 原理结构图--------------------------------------------11 除垢、防垢工作原理------------------------------------12 电磁场处理对溶液电导率的影响--------------------------13 电磁场对溶液表面张力的影响----------------------------13 电磁场处理对溶液pH值的影响---------------------------14 实验结果分析------------------------------------------16 从水分子的结构方面---------------------------------16 电磁场诱导微晶的形成-------------------------------18
电磁场与微波技术在日常生活中的应用
电磁场与微波技术在日常生活中的应用 学院：信息科学与工程学院 专业班级：电子0803班 姓名：叶琳琳 学号：20082722
电磁场与微波技术在日常生活中的应用 电磁场与微波技术在日常生活中的应用是非常广泛的，其应用大致体现在电磁起重机，磁悬浮列车小到电动机，指南针，扬声器，变压器，电磁炉，微波炉，以及微波技术在食品中的应用，微波加热，微波杀菌等等。 其中，电磁炉，微波炉，以及微波技术在食品工业中的应用等等。 电磁炉是厨具市场的一种新型灶具，它打破了传统的明火烹调方式采用磁场感应电流的加热原理，电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场，当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流，涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能，使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。电磁炉的优势首先表现在它的热效率极高。作为倡导"绿色厨房文化"的高科技产品，电磁炉的应用原理是电流通过线圈产生磁场，磁场内的磁力线通过含铁物质的底部时，促使铁分子高速运动，产生无数小涡流，因此热效率高，鉴于电磁炉的种种优点，现在大量使用。 电磁炉的优势首先表现在它的热效率极高。作为倡导"绿色厨房文化"的高科技产品，电磁炉的应用原理是电流通过线圈产生磁场，磁场内的磁力线通过含铁物质（铁锅、不锈钢锅、搪瓷锅等）的底部时，促使铁分子高速运动，产生无数小涡流，因此热效率高。相比之下，传统炉具，如电热炉、石油气炉、煤气炉及电饭锅的加热原理是先烧红器皿底部直接加热锅内食物，另有部分热耗用在燃烧空气，热效率在40％－70％之间，热能耗量大、煮食慢。而电磁炉的热效率普遍高于80％，连盟电磁炉热效率能够达到93%。用传统炉灶明火烧开一壶水需要9分钟，而放到电磁炉上则只需2~3分钟，大大节省了能源。连盟电磁炉不受锅具种类和大小的左右，独有的热能强力制御开发， 2200W的电磁炉产生的极高的热值相当于4800 KCAL／m3的煤气炉发出的高火力。 微波炉是利用了微波是一种电磁波，其能量比通常的无线电波大得多。微波一碰到金属就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它。微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收。微波炉正是利用微波的这些特性制作的。微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成，可以阻挡微波从炉内逃出，以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器，它能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波。这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达5cm深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，食物就会被煮熟了，这就是微波炉加热的原理。用普通炉灶煮食物时，热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪，热量则是直接深入食物内部，所以烹饪速度比其它炉灶快4至10倍，热效率高达80%以上。微波炉由于烹饪的时间很短，进而能很好地保持食物中的维生素和天然风味，满足人们的需求。 微波技术在食品行业中的应用也是相当的广泛。鉴于微波具有加热迅速、均匀、节能高效、防霉保鲜、可连续生产、安全无害、设备占地面积小、改善劳动条件等优点，已被广泛应引用于粉状、颗粒、片状等各种食品、营养品、调味品、
电磁场与电磁波学科发展历程
电磁场与电磁波学科发展历程 一.早期的电磁学研究 早期的电磁学研究比较零散，下面按照时间顺序将主要事件列出如下： 1650年，德国物理学家格里凯在对静电研究的基础上，制造了第一台摩擦起电机。1720年，格雷研究了电的传导现象，发现了导体与绝缘体的区别，同时也发现了静电感应现象。1733年，杜菲经过实验区分出两种电荷，称为松脂电和玻璃电，即现在的负电和正电。他还总结出静电相互作用的基本特征，同性排斥，异性相吸。1745年，荷兰莱顿大学的穆欣布罗克和德国的克莱斯特发明了一种能存储电荷的装置－莱顿瓶，它和起电机一样，意义重大，为电的实验研究提供了基本的实验工具。1752年，美国科学家富兰克林对放电现象进行了研究，他冒着生命危险进行了著名的风筝实验，发明了避雷针。 1777年，法国物理学家库仑通过研究毛发和金属丝的扭转弹性而发明了扭秤。1785－1786年，他用这种扭秤测量了电荷之间的作用力，并且从牛顿的万有引力规律得到启发，用类比的方法得到了电荷相互作用力与距离的平反成反比的规律，后来被称为库仑定律在早期的电磁学研究中，还值得提到的一个科学家是大家都已经在中学物理课本中学过的欧姆定律的创立者－欧姆。欧姆,1787年3月16日生于德国埃尔兰根城，父亲是锁匠。父亲自学了数学和物理方面的知识，并教给少年时期的欧姆，唤起了欧姆对科学的兴趣。16岁时他进入埃尔兰根大学研究数学、物理与哲学，由于经济困难，中途缀学，到1813年才完成博士学业。欧姆是一个很有天才和科学抱负的人，他长期担任中学教师，由于缺少资料和仪器，给他的研究工作带来不少困难，但他在孤独与困难的环境中始终坚持不懈地进行科学研究，自己动手制作仪器。欧姆对导线中的电流进行了研究。他从傅立叶发现的热传导规律受到启发，导热杆中两点间的热流正比于这两点间的温度差。因而欧姆认为，电流现象与此相似，猜想导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力，即现在所称的电动势，并且花了很大的精力在这方面进行研究。开始他用伏打电堆作电源，但是因为电流不稳定，效果不好。后来他接受别人的建议改用温差电池作电源，从而保证了电流的稳定性。但是如何测量电流的大小，这在当时还是一个没有解
电磁场与电磁波运用
电磁场与电磁波在生活中的应用 【摘要】：磁是人类生存的要素之一。地球本身就是一个磁场，由于地球自身运动导致的两极缩短、赤道拉长、冰川融化、海平面上升等原因，地球的磁场强度正逐渐衰减。外加高楼林立、高压电网增多，人为地对地球磁力线造成干扰和破坏。所以，现在地球的磁场强度只有 500 年前的 50％了，许多人出现种种缺磁症状。科学家研究证实，远离地球的宇航员在太空中所患的“太空综合症’就是因缺磁而’造成的。由此可见磁对于生命的重要性。磁场疗法，又称“磁疗法”“磁穴疗法”是让磁场作用于人体一定部位或穴位，使磁力线透人人体组织深处，以治疗疾病的一种方法。磁疗的作用机制是加速细胞的复活更新，增强血细胞的生命力，净化血液，改善微循环，纠正内分泌的失调和紊乱，调节肌体生理功能的阴阳平衡。 【关键词】：磁疗磁疗保健生物电磁学电磁对抗电磁环境运用发展 引言：生物电磁学是研究非电离辐射电磁波（场）与生物系统不同层次相互作用规律及其应用的边缘学科，主要涉及电磁场与微波技术和生物学。其意义在开发电磁能在医学、生物学方面的应用以及对电磁环境进行评价和防护。电磁对抗主要是运用在军事方面，利用电磁波的特性制造出一系列的战争武器或战略武器。主要涉及各种频段的电磁波的运用。 【正文】： 一、电磁学在医疗上的应用 生物电磁学在医疗上的应用，简称磁疗。是 20 世纪九十年代才广泛兴起的一种自然疗法，用磁能作用于人体，通过磁的一系列生物与生物电磁学效应达到调整人体生理活动、实现身体保健和治疗疾病的目的。确切地说，磁疗是一种物理能量疗法。由于磁疗安全、方便、简捷、省时、无毒副作用、疗效肯定受到人们的认可和喜爱，被世界卫生组织推荐为最有前途的绿色疗法。从严格意义上说，磁疗还未真正地走进现代生命科学的殿堂，尚处于研究、探索、试用阶段，属于生命科学中一门崭新的边缘学科。本文所述的磁生物与生物电磁生理学效应是对近十年来人们使用磁性保健产品临床效果的总结和理性思考，也是第一次提出“磁生物与生物电磁生理学效应”这一概念，有关人体这一弱电磁生物体与磁场相互作用的具体细节及其量化表述有待进一步实验结果的充实。 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。事实上，电磁波也如同大气和水资源一样，只有当人们规划、使用不当时才会造成危害。一定量的辐射对人体是有益的，医疗上的烤电、理疗等方法都是利用适量电磁波来治病健身 生物电磁场保健 将人体置于姜氏场导舱内接受载有青春信息的植物幼苗发射的生物电磁波。结果发现：人体红细胞膜的渗透脆性降低，韧性增强；甲状腺素、性激素分泌增加；免疫功能提高；肾上腺皮质激素分泌无明显变化。提示：植物幼苗电磁波有助于红细胞功能的发挥，促进机
职高物理复习专题讲析——考点12 电磁场在科学技术中的应用
职高物理复习专题讲析 考点12 电磁场在科学技术中的应用 命题趋势 电磁场的问题历来是高考的热点，随着高中新课程计划的实施，高考改革的深化，这方面的问题依然是热门关注的焦点，往往以在科学技术中的应用的形式出现在问题的情景中，这几年在理科综合能力测试中更是如此。2000年理科综合考霍尔效应，占16分；2001年理科综合考卷电磁流量计（6分）、质谱仪（14分），占20分；2002年、2003年也均有此类考题。每年都考，且分值均较高。 将其他信号转化成电信号的问题较多的会在选择题和填空题中出现；而用电磁场的作用力来控制运动的问题在各种题型中都可能出现，一般难度和分值也会大些，甚至作为压轴题。知识概要 电磁场在科学技术中的应用，主要有两类，一类是利用电磁场的变化将其他信号转化为电信号，进而达到转化信息或自动控制的目的；另一类是利用电磁场对电荷或电流的作用， 讨论与电磁场 先应通过分析将其 提炼成纯粹的物理 问题，然后用解决物 理问题的方法进行 分析。这里较多的是 用分析力学问题的 方法；对于带电粒子 在磁场中的运动，还 特别应注意运用几 何知识寻找关系。 解决实际问题的一般过程： 点拨解疑
【例题1】（2001年高考理综卷）图1是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A 中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s 1以很小的速度进入电压为U 的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝s 2、s 3射入磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ 。最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝s 3的细线。若测得细线到狭缝s 3的距离为d （1）导出分子离子的质量m 的表达式。 （2）根据分子离子的质量数M 可用推测有机化合物的结构简式。若某种含C 、H 和卤素的化合物的M 为48，写出其结构简式。 （3）现有某种含C 、H 和卤素的化合物，测得两个M 值，分别为64和66。试说明原因，并写出它们的结构简式。 【点拨解疑】（1）为测定分子离子的质量，该装置用已知的电场和磁场控制其运动，实际的运动现象应能反映分子离子的质量。这里先是电场的加速作用，后是磁场的偏转作用，分别讨论这两个运动应能得到答案。 以m 、q 表示离子的质量电量，以v 表示离子从狭缝s 2射出时的速度，由功能关系可得 qU mv =22 1 ① 射入磁场后，在洛仑兹力作用下做圆周运动，由牛顿定律可得 R v m qvB 2 = ② 式中R 为圆的半径。感光片上的细黑线到s 3缝的距离 d ＝2R ③ 解得 U d qB m 82 2= ④ （2）CH 3CH 2F （3）从M 的数值判断该化合物不可能含Br 而只可能含Cl ，又因为Cl 存在两个含量较多的同位素，即35Cl 和37 Cl ，所以测得题设含C 、H 和卤素的某有机化合物有两个M 值，其对应的分子结构简式为CH 3CH 235Cl M ＝64；CH 3CH 237Cl M ＝66 【例题2】（2000年高考理综卷）如图2所示，厚度为h 、宽为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时电势差U ，电流I
电磁场与电磁波发展史教学总结
电磁场与电磁波发展 史
电磁场与电磁波发展史 这学期，我们学习了《电磁场与电磁波》这门课程，课程虽已结束，但在学习过程中获得的知识却会让我们每个人受益终身。每一门学科都有一个发展完善的过程，我将用自己查阅到的资料与自己的理解简单介绍一下电磁场与电磁波的发展史。 电磁学是研究电磁现象的规律的学科，其中，在电磁学里，电磁场（elect- -romagnetic field）是一种由带电物体产生的一种物理场；电磁波（electromagnetic wave）（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。关于电磁现象的观察记录，可以追溯到公元前6世纪希腊学者泰勒斯（Thales），他观察到用布摩擦过的琥珀能吸引轻微物体，英文中“电”的语源就来自希腊文“琥珀”一词。在我国，最早是在公元前4到3世纪战国时期《韩非子》中关于司南（一种用天然磁石做成的指向工具）和《吕氏春秋》中有关“慈石召铁”的记载。由此可见，电磁现象很早就已经被发现。然而真正对电磁现象的系统研究则要等到十六世纪以后，并且静电学的研究要晚于静磁学，这是由于难以找到一个能产生稳定静电场的方法，这种情况一直持续到1660年摩擦起电机被发明出来。十八世纪以前，人们一直采用这类摩擦起电机来产生研究静电场，代表人物如本杰明·富兰克林。人们在这一时期主要了解到了静电力的同性相斥、异性相吸的特性、静电感应现象以及电荷守恒原理。后来，人们曾将静电力与在当时已享有盛誉的万有引力定律做类比，发现彼此在理论和实验上都有很多相似之处，包括实验观测到带电球壳内部的球体
电磁场与电磁波论文
电磁场与电磁波论文 院系：电子信息学院 班级：电气11003班 学号：201005792 序号：33 姓名：张友强
电磁场与电磁波的应用 摘要： 磁是人类生存的要素之一。地球本身就是一个磁场，由于地球自身运动导致的两极缩短、赤道拉长、冰川融化、海平面上升等原因，地球的磁场强度正逐渐衰减。外加高楼林立、高压电网增多，人为地对地球磁力线造成干扰和破坏。所以，现在地球的磁场强度只有500年前的50％了，许多人出现种种缺磁症状。科学家研究证实，远离地球的宇航员在太空中所患的“太空综合症’’就是因缺磁而造成的。由此可见磁对于生命的重要性。磁场疗法，又称“磁疗法”、“磁穴疗法”，是让磁场作用于人体一定部位或穴位，使磁力线透人人体组织深处，以治疗疾病的一种方法。磁疗的作用机制是加速细胞的复活更新，增强血细胞的生命力，净化血液，改善微循环，纠正内分泌的失调和紊乱，调节肌体生理功能的阴阳平衡。 关键词：磁疗、电磁生物体、生物磁场、磁疗保健 电磁场与电磁波简介： 电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，电流会产生磁场，变动的磁场则会产生电流。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，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，也常称为电波。电磁场与电磁波在实际生产、生活、医学、军事等领域有着广泛的应用，具有不可替代的作用。如果没有发现电磁波，现在的社会生活将是无法想象的。生物电磁学是研究非电离辐射电磁波（场）与生物系统不同层次相互作用规律及其应用的边缘学科，主要涉及电磁场与微波技术和生物学。其意义在开发电磁能在医学、生物学方面的应用以及对电磁环境进行评价和防护。。生物电磁学与工程电磁场与微波技术的不同主要体现在：1、后者的作用对象是具有个体差异的生命物质；2、后者的作用对象是根据人为需要而选取并加工的电磁媒质或单元而前者的作用要让测量系统服从于作用对象。生物电磁学的研究内容主要设计五个方面：1、电磁场（波）的生物学效应，研究在电磁场（波）作用下生物系统产生了什么；2、生物学效应机理，研究在电磁场（波）作用下为什么会产生什么；3、生物电磁剂量学，研究在什么条件下会产生什么；4、生物组织的电磁特性，研究在电磁场（波）作用下产生什么的生物学本质；5、生物学效应的作用，研究产生的效应做什么和如何做。 正文： （一）在生产、生活上的应用 静电场的最常见的一个应用就是带电粒子的偏转，这样象控制电子或是质子的轨迹。很多装置，例如阴极射线示波器，回旋加速器，喷墨打印机以及速度选择器等都是基于这一原理的。阴极射线示波器中电子束的电量是恒定的，而喷墨打印机中微粒子的电量却随着打印的字符而变化。在所有的例子中带电粒子偏转都是通过两个平行板之间的电位差来实的。 1.磁悬浮列车 列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引，同时又被
电磁学知识在生产生活中的应用举例
电磁学知识在生产生活中的应用举例 2006年12月13日 教学目标： 知识与技能：1、懂得生活用电安全知识（C层） 2、会用学过的知识解释生活用电问题（B层） 3、了解传感器的作用，会对一些简单传感器的原理用中学物理知识作解释（AB层） 过程与方法：1、通过本节教学，引导学生把所学知识结合实际，养成理论联系实际的习惯；2、指导学生分析实际应用试题步骤、审题抓住要点，把题目分解成一个个小小问题的习惯。 教学重点：用电磁学知识解决新科技在生产生活中的应用。 教学方法：分层教学，主体合作 本学期复习完了3-1，请回顾一下这本书我们学了哪些知识？ 电场恒定电流磁场 各章重点知识有哪些？ 电功电阻定律、欧姆定律、闭合电路欧姆定律焦耳定律传感器的应用电流与磁场的关系——安培定则，磁场对运动电荷的作用力（安培
力、洛伦兹力）的方向判断——左手定则：。 一、生活用电题 1、如上图所示是楼梯电灯照明电路图，电键 K 1和K 2分别是装在楼上和楼下两个位置的双 联开关，拨动其中任何一个开关，都能使楼梯 电灯发光或熄灭，试问这四种接法中，那一种 接法是正确的？（ ） 2、家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC ，PTC 元件是由钛 等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如所示，由于这种特性，因此，PTC 元件具有发热、控温双重功能，对此，以下判断中正确的组合是（ ） ①通电后，其电功率先增大后减小 ②通电后，其电功率先减小后增大 ③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1 或t2不变 ④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 t1～t2的某一值不变 A 、①② B 、②④ C 、①④ D 、②③ 本题要点：①会读图；②电热灭蚊器属于纯电阻用电器，电功等于电热。 3、下表为一双桶洗衣机铭牌上所标电动机的工作参数． 由上表回答：该洗衣机洗涤一次衣服共耗电多少?(洗涤一次衣服洗涤时间 为15min ，脱水时间为2min )．用欧姆定律R U I 求出的电流强度与电动机中的实际工作电流是否相同？为什么？
《走向高考》2013高考物理总复习 8-4电磁场在实际中的应用
8-4电磁场在实际中的应用 一、选择题 1．设回旋加速器中的匀强磁场的磁感应强度为B，粒子的质量为m，所带电荷量为q，刚进入磁场的速度为v0，回旋加速器的最大半径为R，那么两极间所加的交变电压的周期T和该粒子的最大速度v分别为() A．T＝2πm qB，v不超过 qBR m B．T＝ πm qB，v不超过 qBR m C．T＝2πm qB，v不超过 qBR 2m D．T＝ πm qB，v不超过 qBR 2m [答案] A [解析]粒子做匀圆周运动周期为T＝2πm qB，故电源周期须与粒 子运动周期同步，粒子的最大速度由最大半径R决定。 2.(2012·北京西城抽样)如图是磁流体发电机的原理示意图，金属板M、N正对着平行放置，且板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻R。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时，下列说法中正确的是() A．N板的电势高于M板的电势 B．M板的电势高于N板的电势
C．R中有由b向a方向的电流 D．R中有由a向b方向的电流 [答案]BD [解析]根据左手定则可以判断，当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时，正粒子向上偏转，所以M板的电势高于N板的电势，B选项正确，A选项错误；在电源外部电流从高电势流向低电势，R中有由a向b方向的电流，D选项正确，C选项错误。 3．如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是() A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小 [答案]ABC
经典电磁场理论发展简史..
电磁场理论发展史 ——著名实验和相关科学家 纲要： 一、定性研究 1、吉尔伯特的研究 2、富兰克林 二、定量研究 1、反平方定律的提出 2、电流磁效应的发现 3、电磁感应定律及楞次定律 4、麦克斯韦方程 5、电磁波的发现 三、小结 一、定性研究 1、吉尔伯特的研究 他发现不仅摩擦过的琥珀有吸引轻小物体的性质，而且一系列其他物体如金刚石、水晶、硫磺、明矾等也有这种性质，他把这种性质称为电性，他是第一个用“电力”、“电吸引”、“磁极”等术语的人。吉尔伯特把电现象和磁现象进行比较，发现它们具有以下几个截然不同的性质： 1.磁性是磁体本身具有的，而电性是需要用摩擦的方法产生； 2.磁性有两种——吸引和排斥，而电性仅仅有吸引（吉尔伯特不知道有排斥）； 3.磁石只对可以磁化的物质才有力的作用，而带电体可以吸引任何轻小物体； 4.磁体之间的作用不受中间的纸片、亚麻布等物体的影响，而带电体之间的作用要受到中间这些物质的影响。当带电体浸在水中，电力的作用可以消失，而磁体的磁力在水中不会消失； 5.磁力是一种定向力，而电力是一种移动力。
2、富兰克林的研究 富兰克林（公元1706一1790）原来是费城的印刷商，他通过书本和科学上的来往获得了丰富知识，他利用莱顿瓶做出的第一项重要工作，是根据莱顿瓶内外两种电荷的相消性，在杜菲的“玻璃电”和“树脂电”的基础上提出正电和负电的概念。 富兰克林所做的第二项重要工作是统一了天电和地电。 二、定量研究 1、反平方定律的提出 1750年前后，彼得堡科学院院士埃皮努斯在实验中发现；当发生相互作用的电荷之间的距离缩短时，两者之间的吸引力和排斥力便增加。1766年富兰克林写信给他在德国的一位朋友普利斯特利（公元1733一1804），介绍了他在实验中发现在金属杯中的软木球完全不受金属杯电性的影响的现象。他请普利斯特利给予验证。 英国科学家卡文迪许在1772年做了一个电学实验，他用一个金属球壳使之带电，发现电荷全部分布在球壳的外表面，球腔中任何一点都没有电的作用。 法国物理学家库仑（公元1736—1806），起先致力于扭转和摩擦方面的研究。由于发表了有关扭力的论文，于1781年当选为国家科学院院士。他从事研究毛发和金属丝的扭转弹性。1784年法国科学院发出船用罗盘最优结构的悬奖征文，库仑转而研究电力和磁力问题。 1785年库仑自制了一台精巧的扭秤，作了电的斥力实验，建立了著名的库仑定律：两电荷之间的作用力与其距离的平方成反比，和两者所带电量的乘积成正比。 公式：F=k*(q1*q2)/r^2 2、电流磁效应的发现 丹麦物理学家奥斯特（公元1777—1851）首次发现电流磁效应，揭开了电和磁两种现象的内在联系，从此开始了电磁学的真正研究。 1820年4月在一次关于电和磁的讲课快结束时，他抱着试试看的心情做了实验，在一根根细的铂丝导线的下面放一个用玻璃罩罩着的小磁针，用伽伐尼电池将铂丝通电，他发现磁针偏转，这现象虽然未引起听讲人的注意，却使他非常激
带电粒子在电磁场中运动的科技应用
带电粒子在电磁场中运动的科技应用 新课程教材在习题的选择上突出“一道好习题，就是一个科学问题”的理念，强调“应多选择有实际背景或以真实的生活现象为依据的问题，即训练学生的科学思维能力，又联系科学、生产和生活的实际”。带电粒子在电磁场中运动的问题，既源于教材，是教材中的例题、习题或其他栏目，又是历年来是高考的热点。为此，笔者撰写此文，望引起考生对现代科学、技术、社会（STS）的关注，笔者预测在2011年的高考中仍会出现带电粒子在电磁场中运动的试题，愿对考生有所助益。 一、源于教材 带电粒子在电磁场中运动的科技应用主要有两类，一类是利用电磁场的变化将其他信号转化为电信号，进而达到转化信息或自动控制的目的；另一类是利用电磁场对电荷或电流的作用，来控制其运动，使其平衡、加速、偏转或转动，以达到预定的目的。如下表中的各种类型。 二、科技应用赏析 纵观近几年的高考试题，常常以加速器、示波管、质谱仪、速度选择器为背景，结合最新的现代科技知识与情景，考查带电粒子在电场中的加速、偏转和在磁场中的偏转。 1．加速器
带电粒子在电场中加速的科技应用主要是加速器。加速加速器直线加速器、回旋加速器、电子感应加速器有三种，在高考试题中，直线加速器往往不单独命题，常常与磁偏转和回旋加速器结合起来，考查单一问题的多过程问题；回旋加速器有时单独命题，也常常与直线加速器结合起来命题，如卷2008年第25题、2010年第25题的计算题就是这样命题的；而电子感应加速器还未考查，笔者提醒敬请关注。 例1．（08·）1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图1所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说确的是（） A．离子由加速器的中心附近进入加速器 B．离子由加速器的边缘进入加速器 C．离子从磁场中获得能量 D．离子从电场中获得能量 答案：AD 解析：离子由加速器的中心附近进入加速器，在电场中加速获得能量，在磁场中偏转时，洛伦兹力不做功，能量不变，由于进入磁场的速度越来越大，所以转动的半径也越来越大，故选项AD正确。 例2．电子感应加速器工作原理如图2所示（上图为侧视图、下图为真空室的俯视图），它主要有上、下电磁铁磁极和环形真空室组成。当电磁铁绕组通以交变电流时，产生交变磁场，穿过真空盒所包围的区域的磁通量随时间变化，这时真空盒空间就产生感应涡旋电场。电子将在涡旋电场作用下得到加速。
电磁场数值计算方法的发展及应用
电磁场数值计算方法地发展及应用 专业：电气工程 姓名：毛煜杰 学号： 一、电磁场数值计算方法产生和发展地必然性 麦克斯韦尔通过对以往科学家们对电磁现象研究地总结，认为原来地研究工作缺乏严格地数学形式，并认为应把电流地规律与电场和磁场地规律统一起来.为此，他引入了位移电流和涡旋场地概念，于年提出了电磁场普遍规律地数学描述—电磁场基本方程组，即麦克斯韦尔方程组.它定量地刻画了电磁场地转化和电磁波地传播规律.麦克斯韦尔地理论奠定了经典地电磁场理论，揭示了电、磁和光地统一性.资料个人收集整理，勿做商业用途 但是，在电磁场计算地方法中，诸如直接求解场地基本方程—拉普拉斯方程和泊松方程地方法、镜象法、复变函数法以及其它种种解析方法，其应用甚为局限，基本上不能用于求解边界情况复杂地、三维空间地实际问题.至于图解法又欠准确.因此，这些电磁场地计算方法在较复杂地电磁系统地设计计算中，实际上长期未能得到有效地采用.于是，人们开始采用磁路地计算方法，在相当长地时期内它可以说是唯一实用地方法.它地依据是磁系统中磁通绝大部分是沿着以铁磁材料为主体地“路径”—磁路“流通”.这种计算方法与电路地解法极其相似，易于掌握和理解，并得以沿用至今.然而，众所周知，对于磁通是无绝缘体可言地，所以磁路实际上是一种分布参数性质地“路”.为了将磁路逼近实际情况，当磁系统结构复杂、铁磁材料饱和时，其计算十分复杂.资料个人收集整理，勿做商业用途 现代工业地飞速发展使得电器产品地结构越来越复杂，特殊使用场合越来趁多.电机和变压器地单机容量越来越大，现代超导电机和磁流体发电机必须用场地观点和方法去解决设计问题.由于现代物理学地发展，许多高精度地电磁铁、波导管和谐振腔应用到有关设备中，它们不仅要赋与带电粒子能量，并且要有特殊地型场去控制带电粒子地轨迹.这些都对电磁系统地设计和制造提出了新地要求，传统地分析计算方法越来越感到不足，这就促使人们发展经典地电磁场理论，促使人们用场地观点、数值计算地方法进行定量研究.资料个人收集整理，勿做商业用途 电子计算机地出现为数值计算方法地迅速发展创造了必不可少地条件.即使采用“路”地方法来计算，由于计算速度地加快和新地算法地应用，不仅使得计算精度得到了很大地提高，而且使得工程设计人员能从繁重地计算工作中解脱出来.从“场”地计算方面来看，由于很多求解偏微分方程地数值方法，诸如有限差分法、有限元法、积分方程法等等地运用，使得大量工程电磁场问题有可能利用数值计算地方法获得符合工程精度要求地解答，它使电磁系纯地设计计算地面貌焕然一新.电磁场地各种数值计算方法正是在计算机地发展、计算数学地前进和工程实际问题不断地提出地情况下取得一系列进展地.资料个人收集整理，勿做商业用途 二、电磁场数值计算方法地发展历史 电磁场数值计算已发展了许多方法，主要可分为积分法（积分方程法、边界积分法和边界元法）、微分法（有限差分法、有限元法和网络图论法等）及微分积分法地混合法.资料个人收集整理，勿做商业用途 年，利用向量位，采用有限差分法离散，求解了二维非线性磁场问题.随后和用该程序设计了同步加速器磁铁，并把它发展成为软件包.此后，采用有限差分法计算线性和非线性二维场地程序如雨后春笋般地在美国和西欧出现.有限差分法不仅能求解均匀线性媒质中地位场，还能解决非线性媒质中地场；它不仅能求解恒定场和似稳场，还能求解时变场.在边值问题地数位方法中，此法是相当简便地.在计算机存储容量许可地情况下，采取较精细地网格，使离散化模型较精确地逼近真实问题，可以获得足够精度地数值解.但是, 当场城几何特