电磁场理论与微波技术第五章11B
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电磁场理论与微波技术随着国民经济持续发展和人民生活水平的不断提高,社会各行各业对电磁场和微波技术的需求日益增长。
但公众在享受先进技术带来的舒适生活的同时,对电磁场和微波设施是否产生电磁辐射、是否影响人体健康也产生了很多疑虑。
其实,电磁场与微波并不神秘,在我们身边普遍存在。
电场是在带电体周围的空间,存在的一种看不见的特殊物质,对电荷有力的作用。
电场在自然界普遍存在,人体在冬天将化纤及毛料衣服混合穿着,摩擦时就会产生较高静电场;带电云团对地也同样存在电场。
当电气设备接通电源(即加上电压或称为带电)时,在其周围空间就形成了工频电场。
电场强度的计量单位为伏每米(V/m)。
磁场是电流回路或永久磁铁周围空间存在的一种看不见的特殊物质,对运动电荷经过时有力的作用,人类生存的地球本身就是一个大磁场。
电气设备工作或运转时,其电流便在周围空间产生磁场,称为工频磁场。
磁感应强度的计量单位是特斯拉(T)。
交流电力设施产生的电场和磁场属于工频电场和工频磁场。
工频的特点是频率低、波长长、衰减快。
我国电力工频是50赫兹(Hz),波长是6000公里。
英国科学家法拉第曾经做过一个著名的实验——法拉第笼实验,法拉第把自己关在金属笼内,当外界对笼体发生强大的静电放电时,他并未受到任何影响,并且验电器也无任何显示。
物理学将这种现象称为静电屏蔽。
同样,带电体封闭在接地的金属容器内也会产生静电屏蔽,对金属容器外部不产生电场。
电磁辐射是指电磁辐射源以电磁波的形式发射到空间的能量流,计量单位是:毫瓦/平方厘米。
电磁辐射源发射的电磁波频率越高,它的波长就越短,电磁辐射就越容易产生。
国际电磁标准规定,9000赫兹以上的频率称射频,即是说,频率在9000赫兹以下的电源,不会产生电磁辐射。
由以上数据对比可知,在居民家中及小区附近常见的电磁场和微波场,在距离波源1米处,实测电场强度只有国际标准的1/267,磁感应强度只有国际标准的1/1526,根本不会对人的身体健康造成任何影响。
电磁场理论与微波技术答案一、电磁场理论电磁场理论是研究电场和磁场的性质、规律和相互关系的一门物理学科。
其基础是麦克斯韦方程组,麦克斯韦在19世纪提出了描述电磁场变化规律的4个方程:电场高斯定律、磁场高斯定律、法拉第旋度定理和安培环路定理。
这些方程描述了电场和磁场在空间和时间上的变化关系,深刻揭示了电磁场的本质和各种现象的规律性。
电磁场在广泛应用中具有重要的意义。
在电子技术中,电磁场理论被应用于射频技术、微波技术、天线设计等。
电磁场理论在材料科学、能源工程等众多领域也发挥着重要作用。
二、微波技术微波技术是利用微波的能量和特性来实现信息传输、通信、雷达监测、成像、加热、烘焙等各种应用的技术和方法。
微波是一种电磁波,其频率范围在300MHz至300GHz之间。
微波的特性是在传输过程中衰减小,穿透力强,能有效地通过障碍物进行通信和成像。
微波技术具有广泛的应用,如卫星通信、WIFI 技术、微波烤箱、医学成像等。
微波技术中最基本的器件是微波器。
其中最为常见的是微波谐振腔和微波滤波器。
微波谐振腔是一种能够产生稳定的微波信号的设备,而微波滤波器则可以在微波信号中选择特定的频率进行筛选和过滤。
微波技术的应用在不断地拓展和发展,其应用领域逐渐涉及到半导体、光学、传感器等领域。
随着5G通信时代的到来,微波技术具有更加广泛的应用前景。
三、电磁场理论与微波技术的关系电磁场理论是微波技术的基础,微波技术的发展也推动了电磁场理论的进一步深化和应用。
电磁场理论揭示了电磁场的本质和规律性,为微波技术的应用提供了物理基础和理论支持。
微波技术则是电磁场理论的一个重要应用领域,将电磁场理论的应用推广到了通信、雷达、成像等实际应用中,丰富了学科内涵。
在微波技术中,电磁场理论为微波器件的设计和优化提供了重要的理论指导。
微波器件的设计需要综合考虑电磁场的传播和衍射规律,运用麦克斯韦方程组来分析和优化微波器件的性能。
微波技术应用几乎遍及所有行业,如卫星通信、雷达监测、成像技术等都离不开电磁场理论和微波技术的相互配合。