電磁場(chǎng)與生活的聯(lián)系

王春其

電磁場(chǎng)是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的統(tǒng)一體的總稱，兩者之間相互聯(lián)系，相互依存，電可以生成磁，磁也能帶來(lái)電，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)構(gòu)成了一個(gè)不可分割的統(tǒng)一場(chǎng)，其是物質(zhì)存在的一種特殊形式，電磁學(xué)有著很長(zhǎng)的研究歷史：從19世紀(jì)前期，奧斯特電流磁效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，到法拉第電磁感應(yīng)定律的建立，再到英國(guó)科學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象取得的成果的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁波理論，預(yù)言了電磁波的存在，并得到赫茲的實(shí)驗(yàn)證明，這其中無(wú)數(shù)的物理學(xué)家做出了畢生的貢獻(xiàn)。

隨著對(duì)電磁場(chǎng)學(xué)研究的不斷深入，一系列的研究成果應(yīng)用到人們的生產(chǎn)生活、軍事科技等領(lǐng)域，下面對(duì)一些實(shí)際應(yīng)用做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。

1.電磁爐

電磁爐作為廚具市場(chǎng)的一種新型灶具，打破了過(guò)去的明火烹調(diào)方式，其利用電磁感應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能，采用磁場(chǎng)感應(yīng)電流的加熱原理，鍋和電磁爐內(nèi)部發(fā)熱線圈盤組成一個(gè)高頻變壓器，內(nèi)部線圈是變壓器初級(jí)，次級(jí)是鍋，當(dāng)內(nèi)部初級(jí)發(fā)熱線圈盤有交變電壓輸出后，必然在次級(jí)鍋體上產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過(guò)鍋體自身的電阻發(fā)熱，所以，電磁爐煮食的熱源來(lái)自于鍋具底部而不是電磁爐本身發(fā)熱傳導(dǎo)給鍋具，所以熱效率要比所有炊具的效率均高出近1倍，其優(yōu)點(diǎn)是具有升溫快、熱效率高、無(wú)明火、無(wú)煙塵、無(wú)有害氣體、體積小巧、安全性好、外觀美觀等，能完成家庭的絕大多數(shù)烹飪?nèi)蝿?wù)，因此，人們譽(yù)之為“烹飪之神”和“綠色爐具”，

2.磁懸浮列車

1911年，俄國(guó)托木斯克工藝學(xué)院的一位教授曾根據(jù)電磁作用原理，設(shè)計(jì)并制成一個(gè)磁懸浮列車模型，該模型列車行駛時(shí)不與鐵軌直接接觸，而是利用電磁排斥力使車輛懸浮而與鐵軌脫離，并利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛快速前進(jìn).

1987年3月，日本完成了超導(dǎo)體磁懸浮列車的原型車，其車外形呈流線行，車重17噸，可載44人，時(shí)速達(dá)420千米/時(shí)，車上裝備的超導(dǎo)體電磁鐵所產(chǎn)生的電磁力與地面槽型導(dǎo)軌上的線圈所產(chǎn)生的電磁力互相排斥，從而使車體上浮，槽型導(dǎo)軌兩側(cè)的線圈與車上電磁鐵之間相互作用，從而產(chǎn)生牽引力使車體一邊懸浮一邊前進(jìn)，由于是懸空行駛，因而基本上不作用車輪，但在起動(dòng)時(shí)，還需有車輪做輔助支撐，這和飛機(jī)起降時(shí)需要輪子相似。

磁懸浮列車的優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行平穩(wěn)舒適、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、無(wú)噪音、不排出有害的廢氣、耗能費(fèi)用低等，世界上有三種類型的磁懸?。阂皇且缘聡?guó)為代表的常導(dǎo)電式磁懸浮，二是以日本為代表的超導(dǎo)電動(dòng)磁懸浮，這兩種磁懸浮都需要用電力來(lái)產(chǎn)生磁懸浮動(dòng)力，而第三種，就是中國(guó)的永磁懸浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他動(dòng)力支持，永磁懸浮列車技術(shù)是采用“永磁補(bǔ)償式懸浮技術(shù)”研制出的磁浮交通系統(tǒng)，永磁懸浮技術(shù)是利用軌磁與翼磁形成斥懸浮工作機(jī)構(gòu)，補(bǔ)磁與導(dǎo)磁板軌形成吸懸浮工作機(jī)構(gòu)，兩者協(xié)同工作，提供懸浮力，實(shí)現(xiàn)永磁懸浮列車的運(yùn)行，永磁懸浮具有懸浮能力大、耗能低、控制簡(jiǎn)捷、安全、可靠，技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式成本低的特點(diǎn)，永磁懸浮技術(shù)是中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原始創(chuàng)新技術(shù)，歷經(jīng)17年的研發(fā)，在關(guān)鍵的核心技術(shù)方面取得了全面突破，在成熟技術(shù)集成方面積累了長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)，其低速暗軌磁懸浮技術(shù)驗(yàn)證車“中華01號(hào)”和高速吊軌磁懸浮技術(shù)驗(yàn)證車“中華06號(hào)”，分別于2004年10月22日與2005年5月13日由新華社向全世界公布取得的成就。

3.電磁炮

電磁炮是一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷武器，與過(guò)去將火藥燃?xì)鈮毫ψ饔糜趶椡璨煌?，電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場(chǎng)的作用力，其作用的時(shí)間要長(zhǎng)得多，可大大提高彈丸的速度和射程，其射速可達(dá)當(dāng)前海軍的艦炮的3倍，其射程可達(dá)100英里（約161千米）以上，以艦船上儲(chǔ)存的電能為動(dòng)力來(lái)源，利用電磁力沿導(dǎo)軌將彈頭加速到很高的速度發(fā)射出去，因而引起了世界各國(guó)軍事家們的關(guān)注。

電磁炮主要由能源、加速器、開(kāi)關(guān)三部分組成.能源通常采用可蓄存10～100兆焦耳能量的裝置，加速器是把電磁能量轉(zhuǎn)換成炮彈動(dòng)能，使炮彈達(dá)到高速的裝置，開(kāi)關(guān)是接通能源和加速器的裝置，能在幾毫秒之內(nèi)把兆安級(jí)電流引進(jìn)加速器中，電磁炮的原理由19世紀(jì)英國(guó)科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)，位于磁場(chǎng)中的導(dǎo)線在通電時(shí)會(huì)受到一個(gè)力的推動(dòng)，同時(shí)，如果讓導(dǎo)線在磁場(chǎng)中作切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線上也會(huì)產(chǎn)生電流，一個(gè)最簡(jiǎn)單的電磁炮設(shè)計(jì)如下：用兩根導(dǎo)體制成軌道，中間放置炮彈，使電流可以通過(guò)三者建立回路，把這個(gè)裝置放在磁場(chǎng)中，并給炮彈通電，炮彈就會(huì)加速向前飛出，電磁炮作為發(fā)展中的高技術(shù)兵器，其軍事用途十分廣泛，可用于天基反導(dǎo)系統(tǒng)、防空系統(tǒng)、反裝甲武器、改進(jìn)常規(guī)火炮等方面。