對制作無電磁輻射電熱毯的思考

金照恩

摘 要： 當人們躺在舒適的電熱毯上享受著電流的熱效應(yīng)帶來溫暖的同時，也遭受著看不見、無感覺的電磁波對人體的輻射.如何讓電熱毯給人們帶來方便的同時又能減少它產(chǎn)生的電磁輻射呢？如果采用先對折然后再環(huán)繞的辦法，將帶給我們一款能夠方便取暖而又無電磁輻射的電熱毯.

關(guān)鍵詞： 熱效應(yīng)；磁效應(yīng)；電磁波；輻射

自從電進入了我們的生活，人們發(fā)現(xiàn)通電的物體會發(fā)熱，即電流具有熱效應(yīng)，像我們生活中的電爐子、電熱毯等應(yīng)用的就是這一特性，電在發(fā)熱的同時給人們帶來了很大的方便.

1 電流的熱效應(yīng)與磁效應(yīng)

顧名思義就是當一段導體有電流通過后，導線會發(fā)熱，焦耳研究了電流產(chǎn)生的熱量的多少與電流的大小、電阻的大小和通電時間的長短有關(guān)，讓人們清楚地認識到?jīng)Q定熱效應(yīng)大小的因素.要想得到更多的熱量加大電流是一種方便的手段.電熱毯就是依據(jù)電流的熱效應(yīng)制成的.

在1820年，丹麥的物理學家奧斯特在一次實驗中發(fā)現(xiàn)，通電直導線周圍的小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，改變電流的方向，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向同時也發(fā)生了變化.加大電流的大小，發(fā)現(xiàn)小磁針被“吸”的力度更大.后經(jīng)過深入的研究、人們發(fā)現(xiàn)通電的直導線不僅具有熱效應(yīng)、同時也具有磁效應(yīng).

2 電磁波

通電導線周圍存在著磁場，人們利用這一發(fā)現(xiàn)、制造出了電磁起重機，這大大地減輕了手工操作，提高了工作效率.

如將一導線繞成如圖1所示螺線管，給它通上電流后通電螺線管周圍的磁場會更強，外部磁場的方向是從N極出發(fā)再到S極.

生活中的電熱毯線是由一段電阻率較高的合金線繞成的，如圖1所示.生活中使用的是頻率為50Hz的交流電，即電流在1秒鐘內(nèi)電流的方向?qū)⒏淖?00次，通電電熱毯中的電流的大小和方向每時每刻都在發(fā)生變化.這樣它周圍磁場的大小和方向也在不停的變化，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場產(chǎn)生變化的電流，變化的電流又產(chǎn)生變化的磁場——這樣就形成了電磁波.

3 無電磁輻射電熱毯

人們躺在舒適的電熱毯上享受著電流的熱效應(yīng)帶來溫暖的同時，也遭受著看不見、無感覺的電磁波對人體的輻射.這種輻射雖然一時不能致人以傷害，但經(jīng)常使用電熱毯的人，日積月累，久而久之可能會傷害人們的健康.

那么，如何讓電給人們帶來方便的同時又能減少它產(chǎn)生的電磁輻射呢？我們來做一個小實驗.如圖2所示，當螺線管中通過由b到a的電流后，外部的小磁針就靜止在如圖2的位置，表明左端為螺線管的N極，右端為螺線管的S極，磁場外部的方向是從N極出發(fā)回到S極，內(nèi)部是由S極到N極.

讓我們再做一個實驗.

如圖3將一段直導線先對折后，再繞成如圖3所示的螺線管，給它通上電流，拿一個小磁針進行檢驗，奇跡發(fā)生了.無論是將小磁針放在螺線管的哪一個部位小磁針的偏轉(zhuǎn)方向都不會改變.這說明螺線管周圍的磁場消失了，當改變電流的方向，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向并不發(fā)生改變，說明小磁針周圍沒有磁場出現(xiàn).

為S極，右端為N極，外部磁場方向是從N極出發(fā)回到S極.內(nèi)部磁場方向是從S極回到N極，而對折后的另一根導線產(chǎn)生的磁場如圖5所示.兩者外部和內(nèi)部的磁場方向正好相反，由于兩者產(chǎn)生的磁場方向相反、磁場強度相同，正好磁場相互抵消，即沒有了變化的磁場，也就沒有了變化的電場，電磁波的危害就這樣解決了.

根據(jù)上述原理，我們的電熱毯如果也采用先對折然后再環(huán)繞的辦法制成，帶給我們的將是一款能夠方便取暖而又無電磁輻射的電熱毯.

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