電磁學在日常通訊中的應用

摘要：電學與磁學在我國的高中就已經有所涉獵，在作為物理學科重要的知識組成部分的同時，電磁學在社會日益發展的今天有著越來越廣泛的應用。醫學上頻譜治療、EMF系統（電磁刀）甚至于激光、微波治療的應用、軍事上電磁對抗催生電子戰、科研上利用強大的磁場使不同粒子對撞以研究粒子結構等、生活上我們收看電視、收聽廣播以及遠程抄錄水電氣表以及手機通話等，這一切都與電磁學息息相關，本文就著重介紹電磁學在通訊中的應用及發展。

關鍵詞：電磁學；應用；通訊

引言：

基于電池磁學實現的通訊技術的發展在短短的幾十年間發生了天翻地覆的變化，從80年代之前還是手搖電話過度發展到90年代的程控電話，尋呼機更是如曇花一現般的產生和消失，前后壽命不足三年，直至今天應用普及的掌上電話也經歷了2G、3G、4G網絡通訊時代，目前也正積極探尋5G網絡。

1.電磁學簡介

1.1電磁學內涵

電磁學的內涵其中一種理解是將其分科來看，即研究電學和磁學，另外一種理解就是將其看作是一個整體，狹義上的是指研究電性和磁性之間的交互關系，電磁學的主要研究領域包括電磁波、電磁場等，在高中涉獵到的電磁學的知識主要包括：電廠、磁場、點電荷在磁場中受力、庫侖定律、靜電場等多相關知識體系。

1.2電磁學在多領域中的應用

隨著科學的進步，人們對電磁學的了解更加的深入，使得電磁學逐漸在多個領域煥發出生機：其一，在日常生活領域，當下已經廣泛使用的電磁爐就是利用電磁感應加熱的原理發明制造出來的；而微波爐本身就是一個微波發生器，通過發出微波在食物中同頻率震蕩實現摩擦產熱；磁懸浮列車也是根據兩個相互平行的線圈電流方向相反時產生相互排斥的原理發明應用的[1]。其二，在軍事方面，隱身技術就是利用某些手段減少對外來的電磁波的發射，這也使得現代戰爭上升到信息、通訊、電子戰的高度；還有利用電磁發射技術的電磁炮；其三，在醫療方面，逐漸呈現出一種靜磁療法，即通過某些部位佩戴一些磁片、磁塊等，實現對這些部位的治療，例如頸部、足三里穴等位置。

2.電磁學在通訊領域中的應用及發展

2.1電磁學在通訊領域中的應用

通訊就是將信息由發送者傳遞到接收者的過程，如果將信息進行遠距離傳輸必然要將要傳輸的信息進行加工即編碼，經過信道傳輸將編碼信號通過發射電磁波載體直接接收，或接力將含有編碼過的信息電磁波傳輸到接收者，接收者將被加工的信息還原（譯碼），這便是通訊，現代人們用的通信手段，包括手機就可以通過發射和接受電磁波并以電磁波來傳遞信息的、藍牙與多設備之間的無線傳輸也是靠電磁波來實現的。

2.2電磁學在移動通訊領域中應用的的發展

電磁學在通訊領域中的應用十分廣泛而深遠，本文就著重對電磁學在移動通訊領域中的應用發展進行闡述：

①第一代。第一代模擬通訊（1G）是通過電磁波傳輸的未經處理的波形模擬信號，自然傳輸距離和傳輸質量就會很差；

②第二代。第二代GSM、CDMA等數字通訊（2G）開始，則是電磁波傳輸的由0、1編制的數字信號所以信號質量會比第一代波形模擬信號強出上百倍；

③第三代。第三代移動通訊（英語 3rd-generation簡稱3G）一般地講，是指將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統，3G與2G的主要區別是在傳輸聲音和數據的速度上的提升，它能夠在全球范圍內更好地實現無線漫游，并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務，同時也要考慮與已有第二代系統的良好兼容性。

④第四代。第四代移動通信（簡稱4G）。而4G LTE Advanced采用載波聚合技術，下行峰值速度可達150Mbps。是目前電磁技術在通訊領域的最強應用4G系統能夠以100Mbps的速度下載，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。此外，4G可以在DSL和有線電視調制解調器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴展到整個地區。很明顯，4G有著不可比擬的優越性[2]。

⑤第五代。目前世界各國正研究第五代移動通訊技術（5G），5G網絡相比4G網絡最大的區別就是速度快，4G網絡最大網速峰值可以達到1G的上網速率，而5G則可以最高達到10G，甚至更高，速率可以達到前者的上百倍。簡單來說，5G網絡將是4G網絡的真正升級版，它將在4G網絡的基礎上，帶來更高網速的提升。此外，5G網絡不僅傳輸速率更高，而且在傳輸中呈現出低時延、高可靠、低功耗、綠色、低碳，提高了功率效率、同時能降低信號干擾，保證傳輸信息不失真的特點，更好地支持未來的物聯網應用。[3]。

3.助力電磁學及通訊發展的措施

通訊技術畢竟在當下屬于高精尖的發展領域，電磁學在其中也發揮了重要的作用，但是也不僅僅是電磁學相關知識，因此為了使其有更好的發展和應用，就需要大力加強電磁學等相關科學領域的發展，使得有堅實的理論和知識基礎作為開拓創新的基石，與此同時還要加大對復合型、應用型人才的培養，才能滿足電磁學及通訊發展的需要；其次，國家要在資金和政策上進行支持和引導，且要形成其發展的社會良好的氛圍，幫助得到更多除國家之外的融資途徑助力發展；此外，相關的法律法規及監管部門要切實落實到位，保證其朝著健康的方向發展；最后，要積極與國際間形成交流和合作，形成良性競爭及先進技術學習引進。

結論：

隨著社會經濟的發展作為基礎以及良好的社會關注和重視以及科學技術的快速與發展，電磁學等各個自然學科都將有巨大的發展潛力，除了在通訊領域，5G通訊時代的到來可期并極大程度上方便人們的生產生活以外，電磁學更將在多個領域、不同層面給予人類社會進程推進的源源不斷的動力。

參考文獻：

[1]孫智勇.應用電與磁 讓生活更美好[J].考試：中考版，2011（12）：58-59.

[2]謝佳秀，唐寶民.4G概念移動通信[J].中國新通信，2007（23）：53-56.

[3]葉飛飛.5G無線通信技術概念及相關應用[J].工程技術：文摘版：00329-00329.

作者簡介：張子逸（2000.10.05—）男，漢族，天津市人，高中學歷，研究方向：電學方向。endprint