无线电波透视技术在66111工作面的应用
无线电波透视技术在66111工作面的应用
66111工作面除上风巷、切眼、下顺槽揭露的地质异常区得到控制外，工作面内其它异常区均未得到控制，且采用传统的地质工作方法不能准确的预测得出，因而矿采用无线电波透视技术进行探测。
标签：无线电波地质异常区
1地质概况
新庄孜矿66111工作面回采B11b煤，属二叠系下统下石盒子组煤层。B11b 煤为结构简单的中厚煤层，平均煤厚3.6m。走向长度约为400m，倾向长度平均177.5m。直接顶板为砂质泥岩，褐灰色，含大量植物化石，厚度2.0～5.0m；平均厚3.5m；老顶为细砂岩，灰～浅灰色，含白云母碎片，厚度2.0～4.0m，平均厚3.0m；直接底为砂质泥岩，灰褐色，含植化条带，厚1.0～2.5m。该工作面的主要充水因素为顶板砂岩水、构造裂隙水以及上阶段老塘水。
2探测前的准备工作
（1）通过反复实验，合理选择最佳的工作频率。用3个频点0.3MHZ、0.5MHZ 和1.5MHZ进行无线电波发射，然后综合对比3个频点所形成“阴影区”并结合风巷、顺槽实际所揭露的地质资料，分析发现0.3 MHZ所形成的“阴影区”最清晰且与实际地质质料最相符。因而本次无线电波透视CT工作采用WKT-E型无线电波坑道透视仪，工作频率采用0.3MHZ。WKT-E型无线电波坑道透视仪发射机和接收机为矿用本质安全型。（2）排除巷道内的环境干扰因素。由于巷道中有电缆、水管、风管等导体和电动机、刮板机等电动设备的存在，可以使电磁波沿导体传播并做为二次幅射源射出电磁波，这样不仅对透视测量造成干扰，而且消耗了穿透煤层的电磁波能量，严重影响了透视法的地质效果。因此，探测前先拆除人工导体，停水、停电，电缆在接线盒处断开，使巷道内的干扰因素达到最小；让按收端远离金属导体，测量中合理安排测点及位置，尽量避开巷道揭露的断层及异常带；天线要与巷道垂直。（3）施工布置与数据采集。现场数据采集于2010年9月9日完成。工作面走向长度约为400m，倾向长度平均约177.5m。采用无线电波透视技术在上风巷、下顺槽巷道内分别发射和接收。在上风巷和下顺槽共布置16个发射点，其中77号和580号发射点接收11个实测场强值，其他发射点接收21个实测场强值；本次坑透发射点间距为50m，接收点间距5m。（4）探测成果。本次利用场强对比法、无线电波透视吸收系数CT成像进行综合解释，见图1、2。
通过对图1、2分析，工作面内存在四个异常区。
探测解释构造异常区特征分析：
3结论与建议
无线电波透视法及特点
1、现状与应用效果 预先探明采煤工作面内的地质构造以保证采煤，特别是是综采的顺利进行，是矿井地质工作的重要任务。但是随着采煤机械化程度的提高，要求在开矿前、开采中提前查清地质构造及其它地质异常的程度越来越高。因此，必须寻找新的手段，采用原有地质手段和方法已不能很好地解决小构造的探测问题。 将0.5*106~107H2的高频发射机置于钻孔或坑道中，由它发射的高频电磁波通过地下岩石介质向四周空间传播。如在传播过程中遇到具有不同电学性质的矿体时，电磁波的传播规律将大大改变。在不同电性介质的分界面上，电磁波能量将有一部分被反射回来，称为反射波。另一部分穿过界面，在矿体中穿行，称为透射波。若测量的是穿过矿体的那部分电磁波，并根据矿体与岩石吸收电磁波能量的差异来推断矿体的存在与否，称为无线电波透视法。坑道无线电波透视法的物理基础。 坑道无线电波透视法是一种地下电磁波法。电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩、矿石电性不同，它们对电磁波能量的吸收有一定差异，电阻率低的岩，矿石具有较大的吸收作用。另外，伴随断裂构造所出现的界面，能对电磁波产生折射，反射等作用，也会使电磁波能量衰减和损耗。因此，如果在发射机和接收机之间，电磁波穿越煤层的途径中，存在与煤层电性不同的地质体，如陷落柱、断层或地质构造，电磁波能量就会被其吸收或完全屏蔽，信号显著减弱，甚至接收不到，形成透视异常变换发射机与接收机的位置，测得同一异常的“阴影区”这些“阴影区”交会的地方，就是异常的位置。研究煤层、各种岩石及地质构造对电磁波传播的影响所造成的各种异常，从而进行地质推断解释，就是坑道无线电波透视法的物理基础。 2、特点与应用条件 坑道无线电波透视法的主要特点： 坑道无线电波透视法的局限性。 由于全国各个矿区煤层的赋存情况、回采条件各不相同，故根据无线电波透视法的特点将其适用条件简单归结为以下几个方面： 煤的变质程度 煤层厚度 煤层倾角 井下工作方法 准备工作 在下井进行无线电波透视工作以前，应了解坑透工作面中电缆，金属管道、电气设备等主要人工导体颁布以及巷道高度、支护材料、瓦斯浓度等情况，同时要了解工作面内已揭露的地质构造、水文地质等。 在地面准备好下井仪器。检查发射机和接收机的电源、电压是否符合要求。 井下观测 观测方法 同步法： 定点法 布点时需注意下列问题： 1、发射点应尽量设置在没有或少有人工导体（电缆、金属管）的巷道中。 2、发射点应尽量在远离构造的位置上。
电磁感应在生活中的应用
电磁感应在生活中的应用 摘要：电磁感应现象是放在变化磁通量中的导体，会产生电动势，一般表现为两种形式，即动生电动势与感生电动势。对这两种电动势从产生机制、能量转换等角度分别进行描述，来理解它们的统一和区别。电磁感应现象在生活中有很多的应用，对常见的几种例子分别进行阐述，对该现象有更具体的理解。 关键词：电磁感应定律电动势应用 一、电磁感应定律 不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势，电路已经具备了随时输出电能的能力。如果电路闭合，将会在回路中产生感应电流。这一现象是迈克尔·法拉第于１８３１年发现的，因此被称之为法拉第电磁感应定律。这是自奥斯特发现了电流产生磁场之后，在电磁学中的另一伟大发现，它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了基础。 通过实验表明，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电动势和感应电流。若电路不闭合，则电路没有电流，只存在感应电动势，感应电动势与穿过这一电路相对任一参照形成闭合环路的磁通量变化率成正比，方向用楞次定律判断。即无论回路是否闭合，都会产生感应电动势: ε = -dφ/dt 感应电动势的存在不以导体存在为前提，根据复合函数求导及磁通量与磁感应强度关系，当上式中线圈匝数 n = 1 时，又可写为 ε = -d( ∫BdS) / dt = -∫( B / t) dS －∫B ( dS) / t 二、电动势 上式中，第一项表示线圈不动时磁感应强度 B随时间变化所产生的感应电动势，又称感生电动势，变压器及无线信号的接收天线是其典型应用; 第二项表示空间磁场不变，线圈面积变化产生的感应电动势，又称动生电动势，其典型应用于发电机。 １．动生电动势 回路或其一部分在磁场中的相对运动所产生的感应电动势，即变，称之为动生电动势。
1-1、感应无线技术简介
感应无线技术简介 一、概述 <一>、感应无线技术国内外发展状况 感应无线技术是七十年代末在日本开始发展起来的一项新的工业应用技术。 在国际上，目前仅日本古河、住友等几个公司掌握该技术。 在国内，岳阳电子研究所是唯一掌握该技术的单位，其研究成果已达到国际先进水平，并成功地将该技术应用于焦炉炼焦自动化。其产品已应用在武汉钢铁公司、太原钢铁公司、新疆八一钢铁公司、邯郸钢铁公司、临汾钢铁公司等。 <二>、感应无线技术主要解决的问题 在现代工业中，若干台大型移动机车（有轨）在中央控制室主计算机统一指挥下，有序地、协调地工作（甚至是全自动的工作），必须解决以下两个问题： 1、移动机车与中央控制室之间、一台移动机车与另一台移动机车之间的 可靠的信息交换————数据通信问题； 2、中央控制室随时都要了解各机车目前所处在的位置————位置检测 问题。 感应无线技术采用独特的编码电缆技术，十分成功地同时解决了这两个问题。 二、感应无线技术的基本原理 <一>、基本原理 1、编码电缆 编码电缆的外形为扁平状态（故又称扁平电缆），内部有若干对电线，按照人们所制定的编码规则，各对线在不同的地方交叉（也有不交叉对线），如图1所示（此图按照格雷码规则交叉）。将各对线重叠在一起，封装在氯丁橡胶压制的护套内，就构成了编码电缆。 ① ② ③ 图1
扁平电缆安装在移动机车的轨道旁，移动机车的轨道有多长，则需要等长的扁平电缆。 2、天线 天线即一组线圈，当天线线圈中加入信号电流时，在附近空间产生变化规律相同的磁场。 天线安装在移动机车上，随着移动机车的移动而移动。 3、电磁感应 扁平电缆中任何一对线，当在终端加一个匹配电阻后，都可以看成一个单圈的线圈，如图2所示。 R 图2 当天线与扁平电缆靠近时，就相当于两个耦合的线圈： ①、在天线中加入信号电流时，在扁平电缆每一对线上，都会产生相应的 感生电动势；在扁平电缆任何一对线上加入信号电流时，在天线中也 会产生相应的感生电动势。于是，天线与扁平电缆之间，形成了一个 通信信号通道。 ②、在天线中加入信号电流时，在扁平电缆每一对线上，都会产生相应的 感生电动势，由于扁平电缆内部若干对电线按照一定的编码规则交叉， 以及特殊结构，能够从扁平电缆各对线上产生相应的感生电动势的相 位、大小中得到反映天线所在位置的信息。 <二>、应用模型 在实际应用中，扁平电缆安装在移动机车的轨道旁，天线安装在移动机车上，当移动机车沿着轨道行走时，天线与扁平电缆之间始终保持固定的距离。图3所示为一应用模型 A车1 A车2 A车3 圆电缆 中扁平电缆A 央圆电缆 扁平电缆B 控 B车1 B车2 制 室圆电缆 扁平电缆C C车1 C车1 图3
电磁感应及其应用
一、选择题 （11·河池）9．科学家的发明与创造推动了人类文明的进程。在下列科学家中，首先发现电磁感应现象的是A．法拉第 B．焦耳 C．奥斯特 D．安培 答案：A （11·苏州）10．如图所示，导体AB水平置于蹄形磁铁的磁场中，闭合开关后，导体AB在下列运动情况中，能使图中小量程电流表指针发生偏转的是 A．静止不动 B．水平向右运动 C．竖直向上运动 D．竖直向下运动 答案：B （11·宿迁）11．如图所示装置可探究感应电流产生的条件，下面操作中能产生感应电流的是 A．保持磁铁静止，将导体棒ab上下移动 B．保持导体棒ab静止，将磁铁左右移动 C．保持导体棒ab静止，将磁铁上下移动 D．保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体棒ab方向前后移动答案：B
（11·连云港）5．关于发电机的工作原理，下列说法正确的是 A．电流的热效应 B．电流周围存在磁场 C．电磁感应现象 D．磁场对通电导体的作用 答案：C （11·南京）7．如图所示的四幅图中能说明发电机工作原理的是 答案：A （11·肇庆）9．如右图所示，以下四种措施不能 ．．使电流表指针偏转的是 A．将条形磁铁向下插入线圈 B．将条形磁铁从线圈中抽出 C．让条形磁铁静止在线圈中 D．条形磁铁静止而将线圈向上移动 答案：C （11·无锡）11．如图所示为“探究感应电流产生条件”
的实验装置．回顾探究过程，以下说法正确的是 A．让导线ab在磁场中静止，蹄形磁体的磁性越强，灵敏电流计指针偏转角度越大 B．用匝数较多的线圈代替单根导线ab，且使线圈在磁场中静止，这时炙敏电流计指针偏转角度增大 C．蹄形磁体固定不动．当导线ab沿水平方向左右运动时，灵敏电流计指针会发生偏转 D．蹄形磁体固定不动，当导线ab沿竖直方向运动时，灵敏电流计指针会发生偏转 答案：C （11·兰州）13．关于电磁感应现象，下列说法正确的是 A．电磁感应现象中机械能转化为电能 B．感应电流的方向只跟导体运动方向有关 C．感应电流的方向只跟磁场方向有关 D．导体在磁场中运动，能够产生感应电流 答案：A （11·泉州）4．在如图所示的实验装置图中能够说明电磁感应现象的是
无线传感器网络技术与应用现状的研究毕业论文 精品
1 绪论 1.1 课题背景和研究意义 无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术等多种先进技术。其主体是集成化微型传感器，这些微型传感器具有无线通信、数据采集和处理、协同合作的功能。无线传感器网络就是由成千上万的传感器节点通过自组织方式构成的网络，它通过这些传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，使用户完全掌握监测区域的情况并做出反应[1]。 无线传感器网络的自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃，所以传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境，包括监控我军兵力、装备和物资状态；监视冲突区域，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标；评估损失，侦察和探测核、生物及化学攻击等。在战场上，铺设的传感器将采集相应的信息，并通过汇聚节点将数据送至数据处理中心，再转发到指挥部，最后融合来自各战场的数据，形成我军完备的战区态势图。也可以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防，或直接将传感器节点撒向敌方阵地，在敌方还未来得及反应时迅速收集有利于作战的信息。在生物和化学战中，利用传感器网络，可及时、准确地探测爆炸中心，这会为我军提供宝贵的反应时间，从而最大可能地减小伤亡。 无线传感器网络是继因特网之后，将对21世纪人类生活方式产生重大影响的IT 热点技术。如果说因特网改变了人与人之间交流、沟通的方式，那么无线传感器网络则将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起，将改变人与自然交互的方式[2][3]。无线传感器网络是新兴的下一代传感器网络，最早的代表性论述出现在1999年，题为“传感器走向无线时代”。随后在美国的移动计算和网络国际会议上，提出了无线传感器网络是下一个世纪面临的发展机遇。2003年，美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时，无线传感器网络被列为第一项未来新兴技术。同年，美国《商业周刊》又在其“未来技术专版”中发表文章指出，传感器网络是全球未来四大高技术产业之一，将掀起新的的产业浪潮。美国《今日防务》杂志更认为无线传感器网络的应用和发展，将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变
动量定理在电磁感应中的应用
动量定理在电磁感应中的应用 例1.如图所示，在光滑的水平面上，有一垂直向下的匀强磁场分布在宽为L的区域内，有一个边长为a（a 滑动，先固定a释放b，当b速度达到10m/s时，再释放a，经过1s 时间 a的速度达到12m/s，则（） A.当va=12m/s时,vb=18m/s B. 当va=12m/s时,vb=22m/s C.若导轨很长，它们最终的速度必相同 D.它们最终速度不相同，但速度差恒定 （2003年全国理综卷）如图5所示，两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感应强度B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可忽略不计。导轨间的距离l=0.20m。两根质量均为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻为R=0.50Ω。在t=0时刻，两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行、大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动。经过t=5.0s，金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2，问此时两金属杆的速度各为多少？ 无线电波透视技术在66111工作面的应用 66111工作面除上风巷、切眼、下顺槽揭露的地质异常区得到控制外，工作面内其它异常区均未得到控制，且采用传统的地质工作方法不能准确的预测得出，因而矿采用无线电波透视技术进行探测。 标签：无线电波地质异常区 1地质概况 新庄孜矿66111工作面回采B11b煤，属二叠系下统下石盒子组煤层。B11b 煤为结构简单的中厚煤层，平均煤厚3.6m。走向长度约为400m，倾向长度平均177.5m。直接顶板为砂质泥岩，褐灰色，含大量植物化石，厚度2.0～5.0m；平均厚3.5m；老顶为细砂岩，灰～浅灰色，含白云母碎片，厚度2.0～4.0m，平均厚3.0m；直接底为砂质泥岩，灰褐色，含植化条带，厚1.0～2.5m。该工作面的主要充水因素为顶板砂岩水、构造裂隙水以及上阶段老塘水。 2探测前的准备工作 （1）通过反复实验，合理选择最佳的工作频率。用3个频点0.3MHZ、0.5MHZ 和1.5MHZ进行无线电波发射，然后综合对比3个频点所形成“阴影区”并结合风巷、顺槽实际所揭露的地质资料，分析发现0.3 MHZ所形成的“阴影区”最清晰且与实际地质质料最相符。因而本次无线电波透视CT工作采用WKT-E型无线电波坑道透视仪，工作频率采用0.3MHZ。WKT-E型无线电波坑道透视仪发射机和接收机为矿用本质安全型。（2）排除巷道内的环境干扰因素。由于巷道中有电缆、水管、风管等导体和电动机、刮板机等电动设备的存在，可以使电磁波沿导体传播并做为二次幅射源射出电磁波，这样不仅对透视测量造成干扰，而且消耗了穿透煤层的电磁波能量，严重影响了透视法的地质效果。因此，探测前先拆除人工导体，停水、停电，电缆在接线盒处断开，使巷道内的干扰因素达到最小；让按收端远离金属导体，测量中合理安排测点及位置，尽量避开巷道揭露的断层及异常带；天线要与巷道垂直。（3）施工布置与数据采集。现场数据采集于2010年9月9日完成。工作面走向长度约为400m，倾向长度平均约177.5m。采用无线电波透视技术在上风巷、下顺槽巷道内分别发射和接收。在上风巷和下顺槽共布置16个发射点，其中77号和580号发射点接收11个实测场强值，其他发射点接收21个实测场强值；本次坑透发射点间距为50m，接收点间距5m。（4）探测成果。本次利用场强对比法、无线电波透视吸收系数CT成像进行综合解释，见图1、2。 通过对图1、2分析，工作面内存在四个异常区。 探测解释构造异常区特征分析： 3结论与建议 电磁感应中应用型创新型试题九例 电磁感应中应用型创新型试题是指以电磁感应的知识在实际生活、生产中的应用，以科技新成果为背景材料编制而成的起点高、落点低、立意新的试题。电磁感应中有很多很好这样的试题，现略举十例如下。 1、以地磁场为背景材料 题1：为了控制海洋中水的运动，海洋工作者有时依靠水流通过地磁场所产生的感应电动势测水的流速。某课外活动兴趣小组有四个成员甲、乙、丙、丁组成，前去海边某处测量水流速度，假设该处地磁场的竖直分量已测出为B，该处的水流是南北流向。问下列测定方法可行的是 ( ) A.甲将两个电极在水平面沿水流方向插入水流中，测出两极间距离L及相连测量电势差的灵敏仪器的读数U，则水流速度v=U/BL. B．乙将两个电极在水平面上沿垂直水流向插入水流中，测出两极间距离L及两极相连测量电势差的灵敏仪器的读数U，则水流速度v=U/BL. C．丙将两个电极沿垂直海平面方向插入水流中，测出两极间距离L及两极相连测量电势差的灵敏仪器的读数U，则水流速度v=U/BL. D．丁将两个电极在水平面上沿任意方向插入水流中，测出两极间距离L及两极相连测量电势差的灵敏仪器的读数U，则水流速度v=U/BL. 解析：该课外活动兴趣小组是利用两电极间的水流动切割地磁场运动产生的感应电动势来测水的流速的。要求两电极的连线、水的流动方向、地磁场的竖直分量三者相互垂直，故B选项正确。 2、以血液流速测量仪为背景材料 题2：一种测量血管中血流速度的仪器原理如图1所示,在动脉血管两侧分别安装电极并加 有磁场,设血管直径是20mm,磁场的磁感应强度为0.08T,电压表测出的电压为0.10mV,则血流速 度为 m/s . 电磁感应及其应用 三、新课教学： （一）电磁感应现象 1．教师讲解：发现电磁感应现象的背景 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁 效应，揭开了物理研究的新篇章——电磁学的研究。 英国的科学家法拉第1821年开始涉足电磁学领域。 他坚持统一和对称的观念，认为电和磁可以相互转 换。他坚信通过磁场一定能够产生电流。然而道路 并不是平坦的，他于1922年12月、1825年11月和 1828年4月做过三次集中的实验，由于实验指导思 想错误，实验都以失败而告终。1831年1月，法拉 第重新设计了实验方案，终于在8月29日实现了他 坚信的愿望。利用磁场获得了电流，这一现象叫做 电磁感应现象。在线圈中产生的电流叫做感应电流。 今天我们将遵循前辈科学家的足迹，通过实验 探究、科学地归纳概括的方法，来认识这一重要的 现象，即通过你们的双手劳动来制造感应电流；通 过科学的归纳、概括的方法来得到产生感应电流的 条件。 学生倾听 体验科学进 程 激发实验的 愿望 2．电磁感应现象演示 （1）条形磁铁插入或拔出大线圈，有感应电流产生，且感应电流的方向不 同。 （2）转动简易电动机的转轴（线圈在磁场中转动），有感应电流产生，且 感应电流的方向不同。 （3）导线在磁场中切割磁感线，有感应电流产生，且感应电流的方向不同。 （注：若磁场不是足够强，切割速度不够快，灵敏电流计不能观察出感应电流， 将切割磁感线的导线两端接入示波器的YY’输入端，可观察到电子束的偏转） 培养学生分 析概括能力 （4）电键打开或闭合，有感应电流产生，且感应电流的方向不同。 （注：法拉第最初发现电磁感应现象时所作的实验，下图） 改变滑动变阻器的电阻，有感应电流产生，且感应电流的方向不同。 小螺线管插入或从拔出，有感应电流产生，且感应电流的方向不同。 教师小结：法拉第从第一个成功实验开始茅塞 顿开，立即领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动 的过程中才能出现的现象。于是他动手做了几十个 实验，深藏不露的各种“磁生电”的现象喷涌而出。 正像今天我们所做的实验一样。在我们所作的这些 实验中产生感应电流的共同特点是什么呢？如何概 括感应电流产生的条件呢？在讨论这一条件时，首 先我们先学习一个重要的概念——磁通量（磁场通 过的量）。 继续介绍学 史的内容 提出问题激 发学生思考 3．讲清磁通量的概念： 复习：磁感应强度的概念 教师：我们知道，磁场的强弱（即磁感应强度） 可以用磁感线的疏密来表示。如果一个面积为S的 面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置，则穿 过这个面的磁感线的条数就是确定的。我们把B与S 的乘积叫做穿过这个面的磁通量。 1．定义：面积为S，垂直匀强磁场B放置，则 B与S乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示。 2．公式：BS = Φ单位：韦伯（（Wb） 1Wb=1T·m2注意S的意义 3．对磁通量的理解：磁通量可以用穿过线圈平 面的磁感线的条数形象的讨论。 注意：磁通量不是矢量，但它是有方向的。 模拟电磁感应现象的多媒体课件，进行多媒体 辅助教学（各组实验的模拟，突出磁通量的变化） 通过多媒体 课件的生动 直观的画 面，教师启 发学生找出 以上操作能 够产生感应 电流的共同 点。 4．共同得出产生感应电流的条件： （1）闭合的导体回路； （2）穿过回路的磁通量必须发生变化。 引导学生分析磁通量发生变化的因素： 由Φ=B·Ssinθ可知：当①磁感应强度B发生 变化；②线圈的面积S发生变化；③磁感应强度B 学生讨论 培养学生分 析概括的能 力 高中物理-电磁感应综合应用练习 1．如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块( ) A．在P和Q中都做自由落体运动 B．在两个下落过程中的机械能都守恒 C．在P中的下落时间比在Q中的长 D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大 解析：选C.小磁块下落过程中,在塑料管Q中只受到重力,而在铜管P中还受到向上的磁场力,即只在Q中做自由落体运动,故选项A、B错误；小磁块在P 中加速度较小,故在P中下落时间较长,落至底部时在P中的速度较小,选项C正确,D错误． 2．(多选)如图所示,竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B,从虚线下方竖直上抛一正方形线圈,线圈越过虚线进入磁场,最后又落回原处,运动过程中线圈平面保持在竖直平面内,不计空气阻力,则( ) A．上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功 B．上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功 C．上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率 D．上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率 解析：选AC.线圈上升过程中,加速度增大且在减速,下降过程中,运动情况比较复杂,有加速、减速或匀速等,把上升过程看成反向的加速,可以比较当运动到同一位置时,线圈速度都比下降过程中相应的速度要大,可以得到结论：上升过程中克服安培力做功多；上升过程时间短,所以上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率,故正确选项为A、C. 3．如图所示,有两个相邻的有界匀强磁场区域,磁感应强度的大小均为B,磁场方向相反,且与纸面垂直,磁场区域在x轴方向宽度均为a,在y轴方向足够宽．现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右沿x轴方向匀速穿过磁场区域．若以逆时针方向为电流的正方向,在以下选项中,线框中感应电流i与线框移动的位移x的关系图象正确的是( ) 解析：选 C.线框从开始进入到全部进入第一个磁场过程,磁通量向里增大,则由楞次定律可知,电流方向为逆时针方向,故B一定错误；因切割的有效长度均匀增大,故由E＝BLv可知,电动势也均匀增加,而在全部进入第一个磁场时,磁通量达最大,该瞬间变化率为零,故电动势也为零,故A错误；当线框开始进入第二个磁场时,线框中磁通量向里减小,则可知电流方向为顺时针方向,故D错误；而进入第二个磁场后,分处两磁场的线框两部分产生的电流相同,且有效长度是均匀变大的,当将要全部进入第二个磁场时,线框中电流达最大2I0.故C正确．4．(多选)如图所示,电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是F＝F0＋kv(F0、k是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好．金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为F A,电阻R 两端的电压为U R,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图象可能正确的有( ) 无线电波透视法及其应用 摘要:预先探明待采工作面的地质构造以保证采煤特别是综采的顺利进行, 是矿井地质工作中的重要任务。随着采煤机械化程度的提高, 要求在采前探清待采工作面内的地质构造及地质现象的程度越来越高。只局限地应用传统的地质手段和方法已不能很好地适应现代化采煤的要求。无线电波透视法是利用无线电波在钻孔和坑道中的发射和接收来确定地下介质特性和地质构造的一种物探方法。当电磁波在地下有耗介质中传播时，遇到岩性不同的分界面就会产生不同的电磁波反射、折射、透射和频散、吸收等，通过研究接收到的电磁波的性质达到探测地下目标物的目的。本文简述了该方法的理论，描述了方法的分类，概述了目前使用的发射天线、接收天线和常用的仪器，总结了井下工作方法和解释方法，最后给出了应用实例说明其应用效果。 关键词: 综采无线电波透视法发射接收资料解释 1无线电波透视法技术原理 1.1点电流元在无限均匀有耗介质中的场 点电流元是指长度无限小或较波长甚小的线性电流单元，又称电偶极子或基本电阵子。它本身不能单独存在，但是组成实际天线的基本单元。设电偶极子位于球坐标系的原点，且沿坐标系的z 轴方向放置。电偶极子的电流强度为I，是常数；dl 是电偶极子的长度，且电偶极子的长度dl≤el 和dl≤r(这里el 是导电介质中的波长，r 为收发距)，因此，可以近视地认为电偶极子是位于坐标原点的点电源。在钻孔无线电波透视法的实际应用中，一般要求接收天线位于发射天线的远区场，即当kr≥1 或r≥el 时，电场分量和磁场分量可由下式表示 它们是电偶极子在远区场条件下产生的电磁场分量。H?表示的是磁场分量，E ?、E?表示的是电场分量，电场分量与磁场分量之比为： η称为介质的波阻抗。在自由空间中，ε= ε0，μ=μ0，易于求出η=η0=120π。 1.2无线电波透视法工作原理 无线电波透视法是根据电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩层和煤层的电性(电阻率ρ和介电常数ε) 的不同，它们对电磁波的吸收不一致的原理，来探测待采工作面内的地质异常体。当在工作面的一侧向另一侧发射电磁波,若其间存在着低于煤层电阻率的地质构造时，电磁波能量就会被吸收或完全屏敝，使信号显著减弱或收不到信号，从而形成一个“阴影区”，交换发射机与接收机的位置,测得同一个异常体的“阴影区”，即为所要探测的异常体的位置和范围。 在实际工作中，电磁波在穿过煤层途中遭到断层、陷落柱或其它构造时，波能量被吸收或完全被屏蔽，则在接收巷道收到微弱信号或收不到透射信号，形成所谓的透视异常（又称阴影异常）。研究采区煤层、各种构造及地质体对电磁波的影响所造成的各种无线电波透视异常，从而进行地质推断和解释，这就是无线电波透视的基本工作原理。 2无线电波透视法的特点及局限性 仪器轻便，接收机与发射机一般都在5kg左右，加上辅助设备总重要也不很大，有利于在煤矿井下工作。所需工作人员比较少，一般4~5人即可正常开展工作。透视距离一般可达150~220m，抗干扰大透距仪器有可能达320 m。坑透法局限性在于只能做透射测量，不能做反射测量，其主要工作必须在两条巷道内进行，探测两条巷道之间同一煤层内的地质异常体（地质构造），在只有一条巷道的情况下开展坑透工作要采用钻孔透视法。坑透仪测量时干扰因素比较多，金属支架、接地铁轨、风管、水管、特别是电缆及其他金属导体以动力设备都可能造成干扰，坑透工作时，必须采取其它抗干扰的措施。 3无线电波坑道透视法的应用条件 无线电波坑道透视法的应用条件主要取决于煤、岩层对电磁波的吸收系数β。不同的煤层和岩层，由于它们的电性不同，因此对电磁波的吸收程度（即吸收系数）也不相同。这就是说，介质（煤层或岩层）的吸收系数越大，透视的距离越小，适用条件越差。当透视距离不能满足一般采煤工作面对透射的需要时，无线电透视法就失去其使用价值。当然，在降低工作面频率的情况下，探测距离就会有所增大，但探测精度也将降低。由于全国各个矿区煤层的赋存情况、回采条件各不相同，故根据无线电波透视的特点将其适用条件简单归结为以下几个方面： ⑴煤的变质程度。从褐煤到无烟煤，随着变质程度的不同，其电阻率也不相同，烟煤系列各种牌号的煤电阻率都比较高，吸收系数β小，因此坑透的透视距离大。褐煤与无烟煤的电阻率比较低，吸收系数大，因此透视距离小。 电磁感应现象及电磁在生活中的应用 摘要：电磁感应，也称为磁电感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。 电磁反应是一个复杂的过程，其运用到现实生活中的技术（例如：电磁炉、微波炉、蓝牙技术、磁悬浮列车等等）。是经过很多人的探索和努力一步一步走到现在的。 正文： 电磁感应的定义：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。本质是闭合电路中磁通量的变化。由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流。 电磁感应的发现：1831年8月，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，线圈A 接直流电源，线圈B接电流表，他发现，当线圈A的电路接通或断开的瞬间，线圈B中产生瞬时电流。法拉第发现，铁环并不是必须的。拿走铁环，再做这个实验，上述现象仍然发生。只是线圈B中的电流弱些。为了透彻研究电磁感应现象，法拉第做了许多实验。1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交的一个报告中，把这种现象定名为“电磁感应现象”，并概括了可以产生感应电流的五种类型：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。法拉第之所以能够取得这一卓越成就，是同他关于各种自然力的统一和转化的思想密切相关的。正是这种对于自然界各种现象普遍联系的坚强信念，支持着法拉第始终不渝地为从实验上证实磁向电的转化而探索不已。这一发现进一步揭示了电与磁的内在联系，为建立完整的电磁理论奠定了坚实的基础。 电磁感应是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，乃是电磁学中伟大的成就之一。它不仅让我们知道电与磁之间的联系，而且为电与磁之间的转化奠定了基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明，电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。 若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，单位Wb ，Δt为发生变化所用时间，单位为s.ε为产生的感应电动势，单位为V。 磁通量：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为S。(1)定义：在匀强磁场中，磁感应强B与垂直磁场方向的面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量。 (2)公式：Φ＝BS 当平面与磁场方向不垂直时： Φ＝BS⊥＝BScosθ（θ为两个平面的二面角） (3)物理意义 专 业 （ 班） ： 学 号 ： 姓 名 ： （本试题满分100分，考试时间90分钟） 一、 判断题（每空 1 分，共 10分） 1．按传感器材料物理性质分类：导体、半导体、绝缘体和磁性材料（ ） 2．传感器网：由各种传感器和传感器节点组成的网络。（ ） 3．无线传输用于补充和延伸接入网络，使得网络能够把各种物体接入到网络，主要包括各种短距离无线通信技术。（ ） 4．IEEE802.15.4是一种经济、高效、低数据速率（<250kbps ）、工作在2.4GHz 和868/928MHz 的无线技术，用于个人区域网和对等网络。（ ） 5．感知延伸层技术是保证物联网络感知和获取物理世界信息的首要环节，并将现有网络接入能力向物进行延伸。（ ） 6．“物联网”是指通过装置在物体上的各种信息传感设备，如RFID 装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等等，赋予物体智能，并通过接口与互联网相连而形成一个物品与物品相连的巨大的分布式协同网络。（ ） 7．传感器技术、RFID 技术、和嵌入式智能技术、纳米技术是物联网的基础性技术。（ ） 8．传感器技术是物联网的灵魂。（ ） 9．传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾)，并将探知的信息传递给其他装置或器官。 （ ） 10．模拟传感器：将被测量的非电学量转换成模拟电信号。 （ ） 二、单项选择题（每题 2 分，共 3０ 分） 1．以下传感器中属于开关量传感器的是（ ）。 A ．温度传感器 B ．湿度传感器 C ． 人体传感器 D ． 光照传感器 2．感知中国中心设在（ ）。 A ．北京 B ．上海 C ．九泉 D ．无锡 3．利用传感器、RFID 、二维码等随时随地获取物体的信息，指的是（ ）。 A ．可靠传递 B ．全面感知 C ．智能处理 D ．互联网 4．力敏传感器接受（ ）信息，并转化为电信号。 A ．力 B ．声 C ．光 D ．位置 第1页（共 4 页） 密 封 线 电磁感应现象在生活中的应用 摘要：自法拉利历经十年发现电磁感应现象后，电磁感应便开始运用于生活中。电话筒、录音机、汽车车速表、熔炼金属等，无一不与生活息息相关，极大的方便了我们的生活，推动了社会的进步，和发展。同时，它的利用也是理论向实践的不断进步的过程，理论唯有利用于实践才更能发挥它的作用。 动圈式话筒 在剧场里，为了使观众能听清演员的声音，常常需要把声音放大，放大声音的装置主要包括话筒，扩音器和扬声器三部分。话筒是把声音转变为电信号的装置。动圈式话筒是利用电磁感应现象制成的，当声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的线圈（叫做音圈）随着一起振动，音圈在永久磁铁的磁场里振动，其中就产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，变化的振幅和频率由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。 磁带录音机 磁带录音机主要由机内话筒、磁带、录放磁头、放大电路、扬声器、传动机构等部分组成，是录音机的录、放原理示意图。录音时，声音使话筒中产生随声音而变化的感应电流——音频电流，音频电流经放大电路放大后，进入录音磁头的线圈中，在磁头的缝隙处产生随 音频电流变化的磁场。磁带紧贴着磁头缝隙移动，磁带上的磁粉层被磁化，在磁带上就记录下声音的磁信号。放音是录音的逆过程，放音时，磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过，磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流，感应电流的变化跟记录下的磁信号相同，所以线圈中产生的是音频电流，这个电流经放大电路放大后，送到扬声器，扬声器把音频电流还原成声音。在录音机里，录、放两种功能是合用一个磁头完成的，录音时磁头与话筒相连；放音时磁头与扬声器相连。 ③汽车车速表 汽车驾驶室内的车速表是指示汽车行驶速度的仪表。它是利用电磁感应原理，使表盘上指针的摆角与汽车的行驶速度成正比。车速表主要由驱动轴、磁铁、速度盘，弹簧游丝、指针轴、指针组成。其中永久磁铁与驱动轴相连。在表壳上装有刻度为公里/小时的表盘。 永久磁铁一部分磁感线将通过速度盘，磁感线在速度盘上的分布是不均匀的，越接近磁极的地方磁感线数目越多。当驱动轴带动永久磁铁转动时，则通过速度盘上各部分的磁感线将依次变化，顺着磁铁转动的前方，磁感线的数目逐渐增加，而后方则逐渐减少。由法拉第电磁感应原理知道，通过导体的磁感线数目发生变化时，在导体内部会产生感应电流。又由楞次定律知道，感应电流也要产生磁场，其磁感线的方向是阻碍（非阻止）原来磁场的变化。用楞次定律判断出，顺着磁铁转动的前方，感应电流产生的磁感线与磁铁产生的磁感线方向相反，因此它们之间互相排斥；反之后方感应电流产生的磁感线方 高考物理电磁感应中动量定理和动量守恒定律的运用 （1）如图1所示，半径为r的两半圆形光滑金属导轨并列竖直放置，在轨道左侧上方MN间接有阻值为R0的电阻，整个轨道处在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两轨道间距为L，一电阻也为R0质量为m的金属棒ab从MN处由静止释放经时间t到达轨道最低点cd时的速度为v，不计摩擦。求：（1）棒从ab到cd过程中通过棒的电量。 （2）棒在cd处的加速度。 (2)如图2所示，在光滑的水平面上，有一垂直向下的匀强磁场分布在宽度为L的区域内，现有一个边长为a（a﹤L）的正方形闭合线圈以初速度v0垂直磁场边界滑过磁场后，速度为v(v﹤v0)，那么线圈 A.完全进入磁场中时的速度大于（v0+v）/2 B.完全进入磁场中时的速度等于（v0+v）/2 C.完全进入磁场中时的速度小于（v0+v）/2 D.以上情况均有可能 （3）在水平光滑等距的金属导轨上有一定值电阻R,导轨宽d电阻不计,导体棒AB垂直于导轨放置,质量为m ,整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B.现给导体棒一水平初速度v0,求AB 在导轨上滑行的距离. (4)如图3所示,在水平面上有两条导电导轨MN、PQ，导轨间距为d，匀强磁场垂直于导轨所在的平面向里，磁感应强度的大小为B，两根完全相同的金属杆1、2间隔一定的距离摆开放在导轨上，且与导轨垂直。它们的电阻均为R，两杆与导轨接触良好，导轨电阻不计，金属杆的摩擦不计。杆1以初速度v0滑向杆2，为使两杆不相碰，则杆2固定与不固定两种情况下，最初摆放两杆时的最少距离之比为： A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.1:1 5:如图所示，光滑导轨EF、GH等高平行放置，EG间宽度为FH间宽度的3倍，导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中，左侧呈弧形升高。ab、cd是质量均为m的金属棒，现让ab从离水平轨道h 高处由静止下滑，设导轨足够长。试求： (1)ab、cd棒的最终速度；(2)全过程中感应电流产生的焦耳热。 无线充电已经在电动牙刷、电动剃须刀、无绳电话等部分家电产品中实用化，现在其应用范围又扩大到了智能手机领域及电动汽车和列车领域。未来可以将无线充电装置安装在办公桌内部,只要将笔记本或PDA 等电器放在桌上就能够立即供 电。 以下是四种主要无线充电方式： 无线充电方式 充电 效率 使用频率范围 传输距离 电场耦合方式 电磁感应方式 92% 22KHz 数mm-数cm 磁共振方式 95% 13.56MHz 数cm-数m 无线电波方式 38% 2.45GHz 数m- 1.电磁感应方式 无线供电驱动一枚60W电灯泡，效率高达75%。 电磁感应无线充电产品示意图 电磁感应方式，送电线圈与受电线圈的中心必须完全吻合。稍有错位的话，传输效率就会急剧下降。下图靠移动送电线圈对准位置来提高效率。 目前，市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分都符合总部位于美国的业界团体“无线充电联盟（WPC）”所制定的“Qi”规格。Qi源自汉语“气功”中的“气”， 无线充电方式包括“磁共振”及“电波接收”等多种方式，Qi采用的是“电磁感应方式”。通过实现标准化，只要是带有Qi标志的产品，无论是哪家厂商的哪款机型均可充电。 在伦 敦利用其最新研发的感应式电能传输技术成功实现为电动汽车无线充电。在展示过程中，该公司将电能接收垫安装于雪铁龙电动汽车车身下侧，这样电池就可以通过无线充电系统进行无线充电。 电动牙刷无线充电示意图 一种无线充电器发送和接收原理图 2. 磁共振方式 磁共振方式的原理与声音的共振原理相同。排列好振动频率相同的音叉，一个发声的话，其他的也会共振发声。同样，排列在磁场中的相同振动频率的线圈，也可从一个向另一个供电。 相比电磁感应方式，利用共振可延长传输距离。磁共振方式不同于电磁感应方式，无需使线圈间的位置完全吻合。 应用： 三菱汽车展示供电距离为20cm，供电效率达90％以上。线圈之间最大允许错位为20cm。如果后轮靠在车挡上停车，基本能停在容许范围内。 索尼公司发布的一款样机：无电源线的电视机利用磁场共振实现无线供电的电视机。 还有将供电线圈埋入道路中，在红灯停车时和行驶中为电动汽车充电的构想，以及利用植入轨道中的线圈为行驶中的磁悬浮列车供电的设想。 磁共振方式由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量。 西北农林科技大学 电磁感应现象及其应用 学院：风景园林艺术学院 班级：园林134 姓名：崔苗苗 学号：2913911465 134 电磁感应现象及其在生活中的应用 西北农林科技大学风景园林艺术学院 姓名崔苗苗班级园林134班学号 2013011465 摘要自法拉第历经十年发现电磁感应现象后，电磁感便开始应用生活中。话筒， 电磁炉，电视机，手机等生活用品，无不与人类生活息息相关，极大地方便了我们的生活，推动了社会历史的进步和发展。同时，它的应用也是理论向实践不断探索和改进的过程，理论唯有应用于实践，才更能发挥它的价值。 关键词电磁感应现象生活应用 电磁感应现象的发现不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在生活中具有重大的意义。它的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。在电工技术，电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用，人类社会从此迈入电气化时代，对推动生产力和科学技术发展发挥了重要作用。物理发现的重要性由此可见。本文主要介绍了电磁感应现象及其在人类生活中的相关应用。 一．电磁感应现象定义 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。本质是闭合电路中磁通量的变化。而闭合电路中由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流。 二．电磁感应发现历程 电磁学是物理学的一个重要分支，初中时代的奥斯特实验为我们打开电磁学的大门，此后高中三年这一部分内容也一直是学习的重中之重。继1820奥斯特实验之后，电与磁就不再是互不联系的两种物质，电流磁效应的发现引起许多物理学家的思考。当时，很多物理学家便试图寻找它的逆效应，提出了磁能否产生电，磁能否对电作用的问题，而迈克尔·法拉第即为其中一位。他在1821年发现了通电导线绕磁铁转动的现象，然后经历10年坚持不懈的努力，最终于1831年取得突破性进展。 法拉第将两个线圈绕在一个铁环上，其中一个线圈接直流电源，另一个线圈接电流表。他发现，当接直流电源的线圈电路接通或断开的瞬间，接电流表的线圈中会产生瞬时电流。而在这个过程中，铁环并不是必须的。无论是否拿走铁环，再做这个实验的时候，上述现象仍然发生，只是线圈中的电流弱些。 为了透彻研究电磁感应现象，法拉第又继续做了许多的实验。终于，在1831年11月24日，他在向皇家学会提交的一个报告中，将这种现象定名为“电磁感应现象”，并概括了可以产生感应电流的五种类型：变化的电流、变化的磁场、无线电波透视技术在66111工作面的应用
[整理]电磁感应中应用型创新型试题九例
京改版物理九年级全一册：12.7电磁感应及其应用-教案
高中物理-电磁感应综合应用练习
无线电波透视法及其应用
电磁感应现象及电磁在生活中的应用
《无线传感网络技术与应用》A卷
电磁感应的应用论文
电磁感应中动量定理和动量守恒定律的运用
无线充电技术(四种主要方式)原理与应用实例图文详解
电磁感应现象及其应用生活实践中