时变电磁场的应用

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1、时变电磁场的应用一、时变电磁场定义二、时变电磁场产生原理三、时变电磁场微波应用四、时变电磁场的其他应用时变电磁场的含义，顾名思义，即为场量随时间变化的电磁场。电场的场量随时间变化时伴随有磁场,磁场的场量随时间变化时伴随有电场。电场与磁场两者相互依存,互为因果,形成统一的电磁场。静电场或静磁场是能够独立存在的,这是静态场和时变场的重要区别。某处的电场或磁场一旦随时间变化,就将以波的形式向四周传播,形成电磁波。由于时变电磁场与静态的电场和磁场有显著的差别，会出现一些由于时变而产生的效应。这些效应有重要的应用，并推动了电工技

2、术的发展。时变电磁场定义基于法拉第在静电场中提出的电磁感应定律，麦克斯韦进行了大胆的猜想。并用数学的推理方法对法拉第的电磁感应定律进行了补充说明。从导体回路推广到任意回路，这不仅仅是拓展了电磁感应定律的应用范围，更为有意义的是，它拓展了电磁感应的长度与宽度。麦克斯韦方程表明，不仅磁场的变化要产生电场，而且电场的变化也要产生磁场。时变场在这种相互作用下,产生电磁辐射,即为电磁波。这种电磁波从场源处以光速向周围传播，在空间各处按照距场源的远近有相应的时间滞后现象。电磁波还有一个重要特点，它的场矢量中有与场源至观察点间的距离

3、成反比的分量。这些分量在空间传播时的衰减远较恒定场为小。按照坡印廷定理，电磁波在传播中携有能量，可以作为信息的载体。时变电磁场产生原理时变电磁场的应用1）概念在无线电频谱中，将300MHz---3000GHz的电磁波称为微波。即波长为1m—0.1mm的电磁波称为微波。2）特点①似声性：微波波长与物体尺寸可以比拟时，具有似声性（声波波长大于或略大于物体）。②似光性：当微波波长比物体尺寸小得多时，具有似光性。③聚焦性：微波具有方向性强的特点，能量集中于某一方向，实现远距离通信，可制作方向性很高的抛物面天线，且具有保密性强、

4、抗干扰能力强等优点；可制作凸透镜、探照灯等；④量子特性——微波似声性的应用有：a)做为号角天线，相当于声学中的喇叭（广播：声音扩散面大）b)做为波导管，相当于声学中的传声筒（直筒）c)做成谐振腔：相当于声学中的共鸣器（谐振腔与LC谐振回路像比拟）d)做成开槽天线：相当于声学中的笛或萧（可用于漏泄通信、电磁测量）似光性主要应用有：a）直线传播微波中继通信（如电视、通信），无线电定位（GPS）的应用等。b）折射、反射、绕射①空间电离层结构由于太阳紫外线及宇宙射线的照射使大气层产生电离，形成多层等离子体层状结构，它是一种带电

5、粒子，相当于金属导体又不完全相同。微波电磁波可以在松散的离子中绕行而穿透，而波长较长的电磁波，则不能通过电离层，即电离层成为这种电磁波的反射面。②电离层对电磁波传播的影响。普通无线电波（300MHz以下的电磁波）： 电离层对普通无线电波产生极强的反射（几乎为全反射），实现环球通信。波长较短的电磁波微波：能穿透电离层，所以可实现宇宙通信，故称为观察宇宙之窗。在此基础上形成宇宙通信、卫星通信及导航、射电天文学，遥控和遥测等技术领域。聚焦性的主要应用①电磁波具有波粒二重性：波动性（传播）和粒子性（能量子）微波能量范围处于生物

6、细胞精细能级之中，可改变生物细胞结构。由此可以想象应用电磁波可能改变生物和人类的细胞结构甚至改变遗传基因等。②量子特性的应用。a)热效应：特点—物体内外同热（如微波炉），加热均匀，快捷b)量子效应：生物效应：如生物快速生长，或杆壮或叶多，科学长寿遗传学：如西红柿种子，高产、红、甜等；如鸡多生蛋酿造业：如造酒量子特性的主要应用——电磁炉时变电磁场的其他应用磁炉是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。它有两种类型：一种是利用工频电流进行感应加热;另一种是利用15 kHz以上的高频电流进行感应加热。前者称为"工频电

7、磁炉",后者称为"高频电磁炉"。工频电磁炉无需进行工频到高频的变换电路,电路复杂性较小;但是,需要特殊的复合材料(一般为不锈钢、铁、不锈钢、铝四层复合)制成的烹饪锅具才能正常工作。高频电磁炉需要设置高频变换和控制电路,但无需复合材料制成锅体。家用电磁炉一般采用高频模式。时变电磁场的其他应用——食品应用肉类制品的微波干燥杀菌各熟食厂家生产的各熟食店柜台上摆放的诸如：五香猪蹄、动物的内脏熟食、火腿、西式红肠、各类酱卤肉、鸡肉、鸭肉等等；其保鲜期均十分短、一般最长也不超过三天就腐烂了。如果采用微波对其杀菌保鲜后，其鲜美度、嫩

8、度、风味均保持原味，保鲜期可达到3个月以上，已广泛应用于牛肉干、猪肉脯、鱼片、等肉制品的干燥、杀菌、保鲜，其中牛肉干可达6个月以上。微波加热：微波具有一定的能量（电磁场能）。在一定的条件下，它作为一直工能源予以应用，微波对物料的作用有物理、化学、生物等效应，可用于各种目的，但应用最广泛的是微波加热。微波加热是极高频率的电磁振荡作用