電磁場與生活的聯系

王春其

電磁場是電場和磁場的統一體的總稱，兩者之間相互聯系，相互依存，電可以生成磁，磁也能帶來電，變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分割的統一場，其是物質存在的一種特殊形式，電磁學有著很長的研究歷史：從19世紀前期，奧斯特電流磁效應發現，到法拉第電磁感應定律的建立，再到英國科學家麥克斯韋在總結前人研究電磁現象取得的成果的基礎上，建立了完整的電磁波理論，預言了電磁波的存在，并得到赫茲的實驗證明，這其中無數的物理學家做出了畢生的貢獻。

隨著對電磁場學研究的不斷深入，一系列的研究成果應用到人們的生產生活、軍事科技等領域，下面對一些實際應用做一個簡單介紹。

1.電磁爐

電磁爐作為廚具市場的一種新型灶具，打破了過去的明火烹調方式，其利用電磁感應將電能轉換為內能，采用磁場感應電流的加熱原理，鍋和電磁爐內部發熱線圈盤組成一個高頻變壓器，內部線圈是變壓器初級，次級是鍋，當內部初級發熱線圈盤有交變電壓輸出后，必然在次級鍋體上產生感應電流，感應電流通過鍋體自身的電阻發熱，所以，電磁爐煮食的熱源來自于鍋具底部而不是電磁爐本身發熱傳導給鍋具，所以熱效率要比所有炊具的效率均高出近1倍，其優點是具有升溫快、熱效率高、無明火、無煙塵、無有害氣體、體積小巧、安全性好、外觀美觀等，能完成家庭的絕大多數烹飪任務，因此，人們譽之為“烹飪之神”和“綠色爐具”，

2.磁懸浮列車

1911年，俄國托木斯克工藝學院的一位教授曾根據電磁作用原理，設計并制成一個磁懸浮列車模型，該模型列車行駛時不與鐵軌直接接觸，而是利用電磁排斥力使車輛懸浮而與鐵軌脫離，并利用電動機驅動車輛快速前進.

1987年3月，日本完成了超導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，時速達420千米/時，車上裝備的超導體電磁鐵所產生的電磁力與地面槽型導軌上的線圈所產生的電磁力互相排斥，從而使車體上浮，槽型導軌兩側的線圈與車上電磁鐵之間相互作用，從而產生牽引力使車體一邊懸浮一邊前進，由于是懸空行駛，因而基本上不作用車輪，但在起動時，還需有車輪做輔助支撐，這和飛機起降時需要輪子相似。

磁懸浮列車的優點在于運行平穩舒適、易于實現自動控制、無噪音、不排出有害的廢氣、耗能費用低等，世界上有三種類型的磁懸浮：一是以德國為代表的常導電式磁懸浮，二是以日本為代表的超導電動磁懸浮，這兩種磁懸浮都需要用電力來產生磁懸浮動力，而第三種，就是中國的永磁懸浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他動力支持，永磁懸浮列車技術是采用“永磁補償式懸浮技術”研制出的磁浮交通系統，永磁懸浮技術是利用軌磁與翼磁形成斥懸浮工作機構，補磁與導磁板軌形成吸懸浮工作機構，兩者協同工作，提供懸浮力，實現永磁懸浮列車的運行，永磁懸浮具有懸浮能力大、耗能低、控制簡捷、安全、可靠，技術實現方式成本低的特點，永磁懸浮技術是中國自主知識產權的原始創新技術，歷經17年的研發，在關鍵的核心技術方面取得了全面突破，在成熟技術集成方面積累了長期經驗，其低速暗軌磁懸浮技術驗證車“中華01號”和高速吊軌磁懸浮技術驗證車“中華06號”，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

電磁炮是一種先進的動能殺傷武器，與過去將火藥燃氣壓力作用于彈丸不同，電磁炮是利用電磁系統中電磁場的作用力，其作用的時間要長得多，可大大提高彈丸的速度和射程，其射速可達當前海軍的艦炮的3倍，其射程可達100英里（約161千米）以上，以艦船上儲存的電能為動力來源，利用電磁力沿導軌將彈頭加速到很高的速度發射出去，因而引起了世界各國軍事家們的關注。

電磁炮主要由能源、加速器、開關三部分組成.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換成炮彈動能，使炮彈達到高速的裝置，開關是接通能源和加速器的裝置，能在幾毫秒之內把兆安級電流引進加速器中，電磁炮的原理由19世紀英國科學家法拉第發現，位于磁場中的導線在通電時會受到一個力的推動，同時，如果讓導線在磁場中作切割磁感線的運動，導線上也會產生電流，一個最簡單的電磁炮設計如下：用兩根導體制成軌道，中間放置炮彈，使電流可以通過三者建立回路，把這個裝置放在磁場中，并給炮彈通電，炮彈就會加速向前飛出，電磁炮作為發展中的高技術兵器，其軍事用途十分廣泛，可用于天基反導系統、防空系統、反裝甲武器、改進常規火炮等方面。