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本專題的考點是:關(guān)于磁場的基礎(chǔ)知識及應(yīng)川、了解電和磁之間的聯(lián)系、知道電磁波在真空中的傳播速度、了解電磁波的應(yīng)用.
本專題的難點是:認識磁場、會用磁感線描述磁場,弄清發(fā)電機和電動機的工作原理.重點是:用磁感線描述磁場、電磁繼電器、電動機的原理、發(fā)電機的原理、電磁波的產(chǎn)生及應(yīng)用,考試熱點是:磁感線、安培定則、發(fā)電機和電動機的原理、電磁波的應(yīng)用.
本專題知識在中考試卷中的考查主要以填空題、選擇題、作圖題為主.利用選擇題可以將相近、易混的知識點放在一起考查,既擴大了考查面,又可以考查同學(xué)們對概念的理解程度,這幾年考題中經(jīng)常出現(xiàn),同學(xué)們在平時的學(xué)習(xí)和練習(xí)巾要學(xué)會進行比較,弄清相近、易混的知識點之問的聯(lián)系和區(qū)別,加深理解.
第1節(jié) 簡單的磁現(xiàn)象
重點考點
這部分內(nèi)容有四個重要考點:磁極間相互作用的規(guī)律、磁場的基本性質(zhì)、磁場的方向、地磁場.對本知識點的考查,一般是通過考查磁極之問的相互作用及磁場方向來命題.
中考常見題型
例1(2014.宜賓)請利用圖1中給出的信息,在圖中標(biāo)出電源的正極、小磁針的N極,并用箭頭標(biāo)出磁感線的方向.
思路分析:由圖1可知通電螺線管的右端為S極,則左端為N極,根據(jù)異名磁極相互吸引,小磁針的右端為S極,則左端為N極,因為在磁體外部,磁感線總是從N極發(fā)出,回到S極,所以在磁體外部磁感線的方向是指向右的.根據(jù)右手螺旋定則,伸出右手使大拇指指示螺線管的左端,則四指彎曲所指的方向為電流的方向,所以電流從螺線管的右端流人,則電源的右端為正極.答案如圖2所示.
第2節(jié) 電流的磁效應(yīng)
重點考點
奧斯特實驗表明通電導(dǎo)線周圍存在著磁場――電流的磁場,這就是電流的磁效應(yīng),其本質(zhì)可以簡記為:電生磁.電流的磁場方向跟電流方向有關(guān).根據(jù)電流的磁效應(yīng),人們發(fā)明制作了螺線管、電磁鐵、電磁繼電器.通電螺線管外部的磁場和條形磁體的磁場一樣,通電螺線管的兩端相當(dāng)于條形磁體的兩個極,其兩端的極性跟螺線管中的電流方向有關(guān),可以用安培定則來判定,
電磁鐵的極性、電流方向,以及磁性強弱的判斷、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素、電磁鐵的應(yīng)用是中考的重點和熱點,經(jīng)常以填空題、選擇題、作圖題、實驗探究題的形式出現(xiàn).
電磁繼電器就是利用電磁鐵來控制r作電路的一種開關(guān),是利用電流的磁效應(yīng)工作的.了解電磁繼電器的工作原理,必須區(qū)分控制電路與廠工作電路.控制電路就是電磁鐵電路,電磁繼電器是通過電磁鐵電路的通、斷而改變電磁鐵的磁性有無,從而控制工作電路的.
利用某種方式來操縱電磁繼電器控制電路的通、斷,就可以實現(xiàn)對工作電路的自動控制,例如水位自動報警器就是由水位的升降來操縱電磁繼電器控制電路的通、斷.這部分知識在近年的中考試題中出現(xiàn)頻率、所占分值呈上升趨勢.
中考常見題型
例2 (2014.南昌)家庭電路中常用帶有開關(guān)的移動插座,插座上的開關(guān)與插座是________聯(lián),插座與插座之間是____ 聯(lián).如圖3所示.A、B彈簧下方分別吊著軟鐵棒和條形磁鐵,閉合開關(guān),將滑動變阻器的滑片逐漸向左移動時,A彈簧的長度將____,B彈簧的長度將____.(均填“伸長”“縮短”或“不變”)
思路分析:本題考查了家庭電路的連接,影響電磁鐵磁性強弱的因素和根據(jù)右手定則判斷通電螺線管的極性.插座是用來連接用電器的,開關(guān)與被控制的用電器是串聯(lián)的,所以插座上的開關(guān)與插座是串聯(lián)的,用電器之間是并聯(lián)的,所以插座與插座之間是并聯(lián)的.開關(guān)閉合,滑動變阻器滑片向左移動時,電路中的電流變大,電磁鐵磁性增強,對鐵棒的吸引力增強,彈簧A長度會伸長,根據(jù)安培定則判斷通電螺線管的上端為s極,同名磁極相互排斥,彈簧長度會縮短.當(dāng)滑動變阻器滑片向左移動時,電路中的電流變大,電磁鐵磁性增強,條形磁鐵的排斥力增大,所以彈簧B長度會縮短.
答案:串 并 伸長 縮短
例3 (2014.東營)學(xué)校教學(xué)樓里安裝的應(yīng)急照明燈,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示,分電器的作用是把220 V的交流高壓轉(zhuǎn)化為12 V的直流低壓,并且分兩路輸出.請說出220 V的供電線路有電和停電時,蓄電池、燈泡的工作狀態(tài)分別是什么.
思路分析:電磁繼電器一般由電磁鐵、銜鐵、觸點簧片、彈簧等組成,只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會流過一定的電流,從而產(chǎn)生電磁效應(yīng),銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點(常開觸點)吸合;當(dāng)線圈斷電后,電磁力也隨之消失,銜鐵就會在彈簧的作用下返回原來的位置,使動觸點與原來的靜觸點(常閉觸點)吸合;這樣吸合、釋放,從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的.在220 V照明電源正常情況下,應(yīng)急照明燈通過分電器給蓄電池充電,此時,電磁鐵吸引銜鐵,將燈泡與蓄電池所在電路形成斷路,燈泡不發(fā)光.當(dāng)照明電源突然停電時,電磁鐵沒有磁性,銜鐵在彈簧的作用下向上抬起,使燈泡和蓄電池所在的電路形成通路,燈泡發(fā)光,從而實現(xiàn)自動應(yīng)急照明,
答案:有電時,應(yīng)急燈熄滅,蓄電池充電;停電時,應(yīng)急燈由蓄電池供電而點亮.
例4(2014.泰安)如圖5,閉合開:關(guān),將滑動變阻器的滑片P向右移動時,彈簧測力計的示數(shù)變小.則下列分析正確的是().
A.電磁鐵的上端為S極
B.電源左端為“+”極
C.斷開開關(guān),彈簧測力計的示數(shù)為零
D.若滑動變阻器的滑片P不動,抽去電磁鐵鐵芯,彈簧測力計的示數(shù)增大
思路分析:滑動變阻器的滑片P向右移動時,電路中的電阻變小,則電路中的電流變大,從而可以確定電磁鐵的磁性變強.而條形磁體的下端為N極,并FL彈簧測力計的示數(shù)變小,由于異名磁極相互吸引,同名磁極相互排斥,所以電磁鐵的上端為N極,故A不符合題意,由安培定則可知,電流由電磁鐵的下端流人,故電源右端為正極,左端為負極,故B不符合題意,斷開開關(guān),電路中沒有電流,所以電磁鐵無磁性,即電磁鐵對條形磁體既不吸引也不排斥,但由于條形磁體的F1重,故彈簧測力計有示數(shù),故C不符合題意.抽去鐵芯后,電磁鐵的磁性變?nèi)?,而電磁鐵的上端為N極,并月一同名磁極相互排斥,電磁鐵對條形磁體的排斥力減小,彈簧測力計的示數(shù)將變大,故D符合題意.選D.
第3節(jié) 磁場對電流的作用 電動機
重點考點
通電導(dǎo)體在磁場中會受到力的作用.兩個磁體間的相互作用是通過磁場而發(fā)生的,電流周圍也存在著磁場,當(dāng)把通電導(dǎo)體放人磁場中時,相當(dāng)于把一個磁體放入了此磁場中,由于磁場對磁體會產(chǎn)生力的作用,所以通電導(dǎo)體在磁場中也會受到力的作用,而作用的實質(zhì),還是兩個磁場間發(fā)生了力的作用.
通電導(dǎo)體在磁場中的受力方向與磁場方向和電流方向都有關(guān)系,人們發(fā)明制造的電動機就是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動的原理制成的,它把電能轉(zhuǎn)化為機械能,電動機分為交流和直流兩種.磁場對電流的作用簡單理解就是“因電而動”,
動圈式揚聲器足利用通電導(dǎo)體在磁場中受力運動的原理把電信號轉(zhuǎn)換成聲信號的一種裝置.
中考常見題型
例5(2014-安徽)圖6為直流電動機的工作原理圖.以下相關(guān)的分析中正確的是().
A.電動機工作過程中.消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B.電動機工作過程中,消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為機械能
C.電動機工作過程中,線圈中也產(chǎn)生感應(yīng)電流
D.電動機工作過程中,線圈中的電流方向保持不變
思路分析:直流電動機是根據(jù)通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動的原理制成的,通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動,將電能轉(zhuǎn)化為機械能.電動機工作過程中,消耗的電能幾乎全部轉(zhuǎn)化5轉(zhuǎn)化為機械能,只有很少一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,A、B錯.電動機工作過程中,線圈切割磁感線,線圈中也產(chǎn)生感應(yīng)電流,C對.存制作直流電動機時安裝了換向器,當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時及時改變線圈中電流的方陽,從而改變線圈的受力方向,使線圈能夠保證持續(xù)轉(zhuǎn)動.礦選項D錯誤.選C.
第4節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)電機
重點考點
閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時,導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流,這種現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng),產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的方向跟磁場方向和導(dǎo)體切割感線運動方向有關(guān)(三者互相垂直),改變磁場方向或改變導(dǎo)體切割磁感線方向都會改變感應(yīng)電流的方向.發(fā)電機、動圈式話筒就是利用電磁感應(yīng)原理制成的.其實質(zhì)可以嬋解為“因動而電”或“磁生電”.發(fā)電機工作時,將機械能轉(zhuǎn)化為電能.
這部分知識在中招考試中出現(xiàn)的頻率很高,每年的試題可以變換新穎的背景,而形式最多的是將發(fā)電機和電動機的原理進行比較,考查同學(xué)們是否理解其實質(zhì).中考常見題型
例6(2014.邵陽)下列哪種電器設(shè)備是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象來工作的?()
A.電熱器 B.電動機 C.發(fā)電機 D.電磁鐵
思路分析:先要知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象原理的含義.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時,會產(chǎn)生感應(yīng)電流,這叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象,其前提條件是施加運動,結(jié)果是產(chǎn)生電流.電熱器的主要部件是發(fā)熱體,足利用電流的熱效應(yīng)工作的,故A不符合題意.電動機是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動來工作的,是利用通電導(dǎo)線在磁場中受力的作用的原理工作的,故B不符合題意,發(fā)電機就是通過線圈在磁場中做切割磁感線的運動,此時電路中會產(chǎn)生電流,故是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故C正確.電磁鐵足利用電流的磁效應(yīng)的原理制成的,故D不符合題意,故選c,
小結(jié):明確各設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理,掌握電流的三種效應(yīng),即可解決本題.
第5節(jié) 信息的傳遞
重點考點
1.電話的結(jié)構(gòu)及工作原理:最簡單的電話由話筒和聽筒組成.話筒把聲音變成相應(yīng)的電流信號,聽筒再把電信號變成聲音.
2.模擬信號和數(shù)字信號:信號電流的變化情況與聲音的變化情況完全一樣的信號叫模擬信號:信號是用不同符號的不同組合來表示,這種信號叫數(shù)字信號.使用數(shù)字信號的通信方式叫數(shù)字通信.
3.電磁波:變化的電流產(chǎn)生電磁波,電磁波的家族龐大、應(yīng)用廣泛,如無線電臺、無線電視節(jié)日發(fā)射、雷達、手機等,都利用電磁波傳遞信號,電磁波的傳播不需要介質(zhì).電磁波在真空中的傳播速度等于光速,即c=3xl0 8 m/s.電磁波的傳播速度c、波長λ、頻率f的關(guān)系為c=λf.
中考常見題型
例7 (2014.廣安)隨著數(shù)字時代的到來,3G與4G的相繼出現(xiàn),現(xiàn)在我們已經(jīng)可以很方便地使用 3G或4G.手機進行無線網(wǎng)絡(luò)登陸,對手機上網(wǎng)的說法中,正確的是().
A.使用電磁波傳輸數(shù)字信號
B.使用超聲波傳輸數(shù)字信號
C.使用紅外線傳輸數(shù)字信號
關(guān)鍵詞:靜電;屏蔽;靜磁;電磁
中圖分類號:TL351文獻標(biāo)識碼: A
電磁場的屏蔽,是一個既具有實際意義又具有理論意義的問題。
一、靜電屏蔽
在靜電平衡狀態(tài)下,不論是空心導(dǎo)體還是實心導(dǎo)體;不論導(dǎo)體本身帶電多少或者導(dǎo)體是否處于外電場中,必定為等勢體,其內(nèi)部場強為零,這是靜電屏蔽的理論基礎(chǔ)。
因為封閉導(dǎo)體殼內(nèi)的電場具有典型意義和實際意義,我們以封閉導(dǎo)體殼內(nèi)的電場為例對靜電屏蔽作一些討論。
(一)封閉導(dǎo)體殼內(nèi)部電場不受殼外電荷或電場影響。
如殼內(nèi)無帶電體而殼外有電荷q,則靜電感應(yīng)使殼外壁帶電。靜電平衡時殼內(nèi)無電場。這不是說殼外電荷不在殼內(nèi)產(chǎn)生電場,根據(jù)電場迭加原理,任何點電荷要按點電荷場強在空間任何點激發(fā)電場。由于殼外壁感應(yīng)出異號電荷,它們與q在殼內(nèi)空間任一點激發(fā)的合場強為零。因而導(dǎo)體殼內(nèi)部不會受到殼外電荷q或其他電場的影響。殼外壁的感應(yīng)電荷起了自動調(diào)節(jié)作用。
如果把上述空腔導(dǎo)體外殼接地,則外殼上感應(yīng)正電荷將沿接地線流入地下。靜電平衡后空腔導(dǎo)體與大地等勢,空腔內(nèi)場強仍然為零。
如果空腔內(nèi)有電荷,則空腔導(dǎo)體仍與地等勢,導(dǎo)體內(nèi)無電場。這時因空腔內(nèi)壁有異號感應(yīng)電荷,因此空腔內(nèi)有電場。此電場由殼內(nèi)電荷產(chǎn)生,殼外電荷對殼內(nèi)電場仍無影響。
由以上討論可知,封閉導(dǎo)體殼不論接地與否,內(nèi)部電場不受殼外電荷影響。
(二)接地封閉導(dǎo)體殼外部電場不受殼內(nèi)電荷的影響
如果殼內(nèi)空腔有電荷q,因為靜電感應(yīng),殼內(nèi)壁帶有等量異號電荷,殼外壁帶有等量同號電荷,殼外空間有電場存在,此電場可以說是由殼內(nèi)電荷q間接產(chǎn)生。也可以說是由殼外感應(yīng)電荷直接產(chǎn)生的。
但如果將外殼接地,則殼外電荷將消失,殼內(nèi)電荷q與內(nèi)壁感應(yīng)電荷在殼外產(chǎn)生電場為零??梢娙绻箽?nèi)電荷對殼外電場無影響,必須將外殼接地。這與第一種情況不同。
這里還須注意:①我們說接地將消除殼外電荷,但并不是說在任何情況殼外壁都一定不帶電。假如殼外有帶電體,則殼外壁仍可能帶電,而不論殼內(nèi)是否有電荷。②實際應(yīng)用中金屬外殼不必嚴格完全封閉,用金屬網(wǎng)罩代替金屬殼體也可達到類似的靜電屏蔽效果,雖然這種屏蔽并不是完全、徹底的。③在靜電平衡時,接地線中是無電荷流動的,但是如果被屏蔽的殼內(nèi)的電荷隨時間變化,或者是殼外附近帶電體的電荷隨時間而變化,就會使接地線中有電流。屏蔽罩也可能出現(xiàn)剩余電荷,這時屏蔽作用又將是不完全和不徹底的。
總之,封閉導(dǎo)體殼不論接地與否,內(nèi)部電場不受殼外電荷與電場影響;接地封閉導(dǎo)體殼外電場不受殼內(nèi)電荷的影響。這種現(xiàn)象,叫靜電屏蔽。
靜電屏蔽有兩方面的意義,一是實際意義:屏蔽使金屬導(dǎo)體殼內(nèi)的儀器或工作環(huán)境不受外部電場影響,也不對外部電場產(chǎn)生影響。有些電子器件或測量設(shè)備為了免除干擾,都要實行靜電屏蔽,在高壓帶電作業(yè)中,工人穿上用金屬絲或?qū)щ娎w維織成的均壓服,可以對人體起屏蔽保護作用。在靜電實驗中,因地球附近存在著大約100V/m的豎直電場。要排除這個電場對電子的作用,研究電子只在重力作用下的運動,則必須有eE<meg,可算出E<10-10V/m,這是一個幾乎沒有靜電場的“靜電真空”,這只有對抽成真空的空腔進行靜電屏蔽才能實現(xiàn)。事實上,由一個封閉導(dǎo)體空腔實現(xiàn)的靜電屏蔽是非常有效的。
二是理論意義:間接驗證庫侖定律。高斯定理可以從庫侖定律推導(dǎo)出來的,如果庫侖定律中的平方反比指數(shù)不等于2就得不出高斯定理。反之,如果證明了高斯定理,就證明庫侖定律的正確性。根據(jù)高斯定理,絕緣金屬球殼內(nèi)部的場強應(yīng)為零,這也是靜電屏蔽的結(jié)論。若用儀器對屏蔽殼內(nèi)帶電與否進行檢測,根據(jù)測量結(jié)果進行分析就可判定高斯定理的正確性,也就驗證了庫侖定律的正確性。
二、靜磁屏蔽
靜磁場是穩(wěn)恒電流或永久磁體產(chǎn)生的磁場。靜磁屏蔽是利用高磁導(dǎo)率μ的鐵磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁場。它與靜電屏蔽作用類似而又有不同。
靜磁屏蔽的原理可以用磁路的概念來說明。如將鐵磁材料做成截面回路,則在外磁場中,絕大部份磁場集中在鐵磁回路中。這可以把鐵磁材料與空腔中的空氣作為并聯(lián)磁路來分析。因為鐵磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率要大幾千倍,所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多,外磁場的磁感應(yīng)線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內(nèi)通過,而進入空腔的磁通量極少。這樣,被鐵磁材料屏蔽的空腔就基本上沒有外磁場,從而達到靜磁屏蔽的目的。
靜磁屏蔽在電子器件中有著廣泛的應(yīng)用。例如變壓器或其他線圈產(chǎn)生的漏磁通會對電子的運動產(chǎn)生作用,影響示波管或顯像管中電子束的聚焦。為了提高儀器或產(chǎn)品的質(zhì)量,必須將產(chǎn)生漏磁通的部件實行靜磁屏蔽。
靜電屏蔽的效果是非常好的。這是因為金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率要比空氣的電導(dǎo)率大十幾個數(shù)量級,而鐵磁物質(zhì)與空氣的磁導(dǎo)率的差別只有幾個數(shù)量級,通常約大幾千倍。所以靜磁屏蔽總有些漏磁。為了達到更好的屏蔽效果,可采用多層屏蔽,把漏進空腔里的殘余磁通量一次次地屏蔽掉。所以效果良好的磁屏蔽一般都比較笨重。但是,如果要制造絕對的“靜磁真空”,則可以利用超導(dǎo)體的邁斯納效應(yīng)。即將一塊超導(dǎo)體放在外磁場中,其體內(nèi)的磁感應(yīng)強度B永遠為零。
三、電磁屏蔽
電磁場在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時,其場量(E和H)的振幅隨距離的增加而按指數(shù)規(guī)律衰減。從能量的觀點看,電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時有能量損耗,因此,表現(xiàn)為場量振幅的減小。導(dǎo)體表面的場量最大,愈深入導(dǎo)體內(nèi)部,場量愈小。這種現(xiàn)象也稱為趨膚效應(yīng)。利用趨膚效應(yīng)可以阻止高頻電磁波透入良導(dǎo)體而做成電磁屏蔽裝置。它比靜電、靜磁屏蔽更具有普遍意義。
電磁屏蔽是抑制干擾,增強設(shè)備的可靠性及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段。合理地使用電磁屏蔽,可以抑制外來高頻電磁波的干擾,也可以避免作為干擾源去影響其他設(shè)備。如在收音機中,用空芯鋁殼罩在線圈外面,使它不受外界時變場的干擾從而避免雜音。音頻饋線用屏蔽線也是這個道理。示波管用鐵皮包著,也是為了使雜散電磁場不影響電子射線的掃描。在金屬屏蔽殼內(nèi)部的元件或設(shè)備所產(chǎn)生的高頻電磁波也透不出金屬殼而不致影響外部設(shè)備。
為了得到有效的屏蔽作用,屏蔽層的厚度必須接近于屏蔽物質(zhì)內(nèi)部的電磁波波長(λ=2πd)。如在收音機中,若f=500kHz,則在銅中d=0.094mm(λ=0.59mm)。在鋁中d=0.12mm(λ=0.75mm)。所以在收音機中用較薄的銅或鋁材料已能得到良好的屏蔽效果。因為電視頻率更高,透入深度更小些,所需屏蔽層厚度可更薄些,如果考慮機械強度,要有必要的厚度。在高頻時,由于鐵磁材料的磁滯損耗和渦流損失較大,從而造成諧振電路品質(zhì)因素Q值的下降,故一般不采用高磁導(dǎo)率的磁屏蔽,而采用高電導(dǎo)率的材料做電磁屏蔽。在電磁材料中,因趨膚電流是渦電流,故電磁屏蔽又叫渦流屏蔽。
在工頻(50Hz)時,銅中的d=9.45mm,鋁中的d=11.67mm。顯然,采用銅、鋁已很不適宜了,如用鐵,則d=0.172mm,這時應(yīng)采用鐵磁材料。因為在鐵磁材料中電磁場衰減比銅、鋁中大得多。又因是低頻,無需考慮Q值問題??梢?,在低頻情況下,電磁屏蔽就轉(zhuǎn)化為靜磁屏蔽。
電磁屏蔽和靜電屏蔽有相同點也有不同點。相同點是都應(yīng)用高電導(dǎo)率的金屬材料來制作;不同點是靜電屏蔽只能消除電容耦合,防止靜電感應(yīng),屏蔽必須接地。而電磁屏蔽是使電磁場只能透入屏蔽體一薄層,借渦流消除電磁場的干擾,這種屏蔽體可不接地。但因用作電磁屏蔽的導(dǎo)體增加了靜電耦合,因此即使只進行電磁屏蔽,也還是接地為好,這樣電磁屏蔽也同時起靜電屏蔽作用。
四、結(jié)語
綜上所述,靜電屏蔽、靜磁屏蔽、電磁屏蔽的物理內(nèi)容、物理條件、屏蔽作用是不同的,所用材料也要從具體情況出發(fā)。但它們都是屏蔽電磁場,是有本質(zhì)聯(lián)系的。
參考文獻:
(1.北京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院,北京101300;2.國家中文信息處理產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心,北京101300)
摘要:隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,多種電磁輻射源同時存在的電磁輻射環(huán)境日益復(fù)雜,各類場所的人為電磁能量顯著增加。為了實現(xiàn)對復(fù)雜電磁輻射環(huán)境的分析,預(yù)防或減少電磁輻射的傷害,通過對單一輻射源檢測方法開展研究,創(chuàng)新性地提出了復(fù)雜電磁輻射環(huán)境的概念及檢測方法,包括相對中心檢測法和相對軸線檢測法,并結(jié)合單一輻射源檢測結(jié)果,對現(xiàn)代城市環(huán)境中常見的復(fù)雜電磁輻射環(huán)境開展了檢測,最后對電磁輻射情況進行總結(jié)并提出建議。
關(guān)鍵詞 :復(fù)雜電磁輻射環(huán)境;電磁輻射;輻射源;輻射強度
中圖分類號:TN03?34 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1004?373X(2015)15?0123?03
收稿日期:2015?01?12
0 引言
隨著信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用和現(xiàn)代城市化進程的加快,各種頻率電磁波的交互作用使城市空域、公共環(huán)境及居民住宅在內(nèi)的各類場所的人為電磁能量顯著增加。城市電磁環(huán)境污染已成為繼PM2.5之后,又一環(huán)境污染因子,與人們熟知的大氣污染、水污染和噪音污染相比,電磁污染由于不易被人們直接感知、隱蔽性強,短期效應(yīng)不顯著容易被人們疏忽。但是,隨著消費者健康、環(huán)保意識的不斷加強,對于電磁輻射的關(guān)注度也在不斷增加。
現(xiàn)階段電磁輻射的研究和檢測還主要集中于對單一電磁輻射源的定性研究,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,電磁環(huán)境復(fù)雜性日益提高,對多種電磁輻射源同時存在的復(fù)雜電磁輻射環(huán)境的研究勢必成為電磁輻射污染研究的熱點。本文中復(fù)雜電磁輻射環(huán)境是指由多輻射源引起的多頻率、多場強的電磁環(huán)境。當(dāng)眾多電磁輻射源處于同一區(qū)域環(huán)境中時,其產(chǎn)生的電磁波彼此之間交錯作用,其呈現(xiàn)出的電磁環(huán)境變得相當(dāng)復(fù)雜[1]。本文在對單一輻射源電磁輻射情況進行研究的基礎(chǔ)上,針對復(fù)雜電磁輻射環(huán)境的檢測方法進行分析和研究。
1 單一輻射源
1.1 檢測方法
單一輻射源的電磁輻射情況采用多點檢測法,如圖1所示,單一輻射源多點檢測法是通過不同的方位(根據(jù)消費者實際使用、接觸情況),對輻射源的電磁輻射情況進行檢測,獲得的檢測數(shù)據(jù)主要包括輻射源的工作頻率、電磁信號種類、功率,檢測結(jié)果能夠較全面地反映輻射源的電磁輻射情況[2]。
1.2 檢測設(shè)備
針對工頻、低頻電磁場強度檢測,需要使用各向同性響應(yīng)或者有方向性電場探頭或者磁場探頭的寬帶電磁輻射測量儀;檢測移動基站等射頻電磁輻射強度檢測,則應(yīng)使用具有各向同性響應(yīng)或有方向性探頭(天線)的非選頻式寬帶輻射測量儀[3]。
1.3 檢測數(shù)據(jù)和結(jié)果分析
針對17 類典型電器產(chǎn)品的電磁輻射情況進行檢測,對數(shù)據(jù)進行匯總并分析如下:
(1)單一輻射源輻射強度與檢測距離成反比。在對典型單一輻射源電磁輻射強度進行檢測時,以輻射源為坐標(biāo)軸零點,在一系列與輻射源間距不同的位置點進行檢測,輻射源的電磁輻射強度與檢測點距輻射源的距離成反比,由檢測結(jié)果可知,日常生活中大部分輻射源的電磁輻射強度在檢測距離為0.5~1 m 時降低到可接受水平。以某品牌吸塵器產(chǎn)品為例,檢測數(shù)據(jù)如圖2所示。
(2)單一輻射源輻射強度與檢測位置相關(guān)。在對典型輻射源電磁輻射強度進行檢測時,以輻射源為相對中心,對不同檢測位置的電磁輻射強度進行實地檢測,這里所說的不同位置是指以輻射源為圓心,半徑為恒定值的圓上不同方位的點,不同檢測位置電磁輻射強度存在差異。表1列舉了本次檢測到的17類產(chǎn)品中不同位置檢測點電磁輻射強度差異較大的輻射源。由此可見,大部分輻射源的電磁輻射強度最大值出現(xiàn)在輻射源側(cè)面、發(fā)動機所在處和信號(音頻、無線)發(fā)射區(qū)。
2 復(fù)雜電磁輻射環(huán)境
2.1 家居復(fù)雜電磁輻射環(huán)境
2.1.1 電磁輻射來源
伴隨著智能家居概念的不斷推廣,家居數(shù)字化程度不斷提高,就目前智能家居系統(tǒng)的安裝來說,其在安裝調(diào)試過程中主要有無線方式和有線方式,由于有線方式布線繁雜、連接端多、工作量大、成本高、維護困難等特點無法進行大規(guī)模的推廣,而無線方式則由于不受這些原因限制得到廣泛的應(yīng)用。常見的用于傳輸信號的無線電技術(shù)包括:藍牙(工作頻率2.4 GHz),WiFi(工作頻率:2.4 GHz,5.8 GHz)等,在低功率情況下無線傳輸受限于距離,這種情況下產(chǎn)生的無線電輻射非常小,假如要求有足夠的距離,就要提高設(shè)備功率,相應(yīng)會產(chǎn)生比低功率情況下強的電磁輻射。
再加上家庭中原有的各種家用電器、低頻電磁場設(shè)備(如電線、開關(guān)等)、廣播電視信號、通信信號等,所有這些信號重疊在一起使本來居住環(huán)境中的電磁輻射環(huán)境更加復(fù)雜。
2.1.2 檢測方法
雖然家庭中不同時間段電磁環(huán)境是復(fù)雜的而且是多變的,但由于輻射源總數(shù)量相對固定,對不同信號的不同組合累積實時進行測量即可,最終選取最差值進行統(tǒng)計。根據(jù)家庭環(huán)境中電磁輻射源相對集中的特點,設(shè)計了如圖3所示的相對中心檢測法和如圖4所示的相對軸線檢測法。
對家居環(huán)境復(fù)雜電磁輻射情況進行多次重復(fù)檢測[4],檢測過程中需記錄的數(shù)據(jù)包括:
(1)頻率占用度
頻率占用度測量的目的是了解一個頻域內(nèi)輻射源的多少和密集程度,由于環(huán)境中輻射源工作情況存在不同的組合,需要針對每種組合情況進行檢測積累,將頻譜進行分類統(tǒng)計和記錄。
(2)電磁信號類型
對于不同輻射源發(fā)射的電磁信號的種類進行記錄,其大小反映了復(fù)雜電磁輻射環(huán)境組成中電磁信號的復(fù)雜程度。
(3)功率密度
功率密度用以描述復(fù)雜電磁輻射環(huán)境的功率強度,功率密度的定義為:功率與帶寬的比值,即功率帶寬。
通過對以上參數(shù)的分析和統(tǒng)計,并結(jié)合檢測值進行分析,可確定該復(fù)雜電磁輻射環(huán)境中主要的輻射源及輻射貢獻。
2.2 公共環(huán)境中復(fù)雜電磁輻射環(huán)境
2.2.1 電磁輻射來源
公共環(huán)境主要包括商場、超市和街道等公共場所,除包含特殊設(shè)備外,由于公共環(huán)境相對開闊,復(fù)雜電磁輻射危害相對較弱。
2.2.2 檢測方法
根據(jù)公共環(huán)境中輻射源分布相對分散的特點,設(shè)計了如圖5所示的隨機不規(guī)則多點檢測法對復(fù)雜電磁輻射情況檢測。
檢測過程中需記錄的數(shù)據(jù)同樣包括頻率占用度、電磁信號類型和功率密度。
2.3 檢測建議
采用本文提出的復(fù)雜電磁輻射環(huán)境檢測方法,針對日常生活中接觸較多的超市、家庭、公共道路和地鐵站等復(fù)雜電磁輻射環(huán)境進行檢測,檢測結(jié)果顯示,家庭中由于電器相對聚集,當(dāng)多種電器同時開啟時,電磁輻射強度增加較為明顯;除非近距離接觸公共環(huán)境中的特殊輻射源(例如公共道路中的高壓變電站等),普遍公共環(huán)境較為開闊,電磁輻射強度均在可接受范圍之內(nèi)。提出建議如下:
(1)應(yīng)注意不要把電器擺放得過于集中,使自己暴露在超劑量輻射的危險環(huán)境中;
(2)不應(yīng)同時開啟大量電器,同時處于工作狀態(tài)容易造成電磁輻射量顯著增大;
(3)不宜在臥室集中擺放電器;
(4)對于公共場所中的輻射源使用完應(yīng)盡快遠離、及時通過,由于工作關(guān)系需要長期接觸的,需盡量遠離輻射環(huán)境,保持安全距離。
3 結(jié)語
本文基于對單一輻射源和復(fù)雜電磁輻射環(huán)境的檢測方法開展研究,并采用相應(yīng)的檢測方法針對現(xiàn)代城市環(huán)境中常見的單一輻射源進行檢測,得到檢測結(jié)論,并對現(xiàn)代城市環(huán)境中電磁輻射情況進行了總結(jié)。
參考文獻
[1] 查振林,許順紅,卓海華.電磁輻射對人體的危害與防護[J].北方環(huán)境,2004,29(3):25?28.
[2] 中國航天工業(yè)總公司.QJ 2803?1996電磁環(huán)境場測量方法[S].北京:中國航天工業(yè)總公司,1996.
[3] 國家環(huán)境保護局.HJ/T 10.2?1996 輻射環(huán)境保護管理導(dǎo)則:電磁輻射測試儀器和方法[S].北京:國家環(huán)境保護局,1996.
[4] DE T,JAMMET H,MATTHES R. Guidelines for limiting ex?posure to time?varying electric,magnetic and electromagnetic fields(up to 300 GHz)[J]. Health Phys.,1998,41(4):449?522.
[5] 崔本亮.電器電磁輻射對人的影響及保護措施的研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2011,34(20):140?146.
[6] 楊晟健,鐘清華.基于FFT和電磁輻射的低壓電弧故障檢測[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2012,35(18):86?88.
【關(guān)鍵詞】電子設(shè)備 電磁 干擾 防范
目前大多數(shù)認為汽車的主要電磁干擾是其點火系統(tǒng),實際上,在汽車上的所有的電子有關(guān)的產(chǎn)品都會產(chǎn)生電磁的干擾,這么電磁的干擾不僅僅是對車輛之外的一些無線的設(shè)備有影響,其也會造成車輛內(nèi)部的不同的電子產(chǎn)品之間的相互影響。
1 汽車內(nèi)的電子器件之間電磁干擾現(xiàn)象
汽車內(nèi)的電子器件之間電磁是存在著相互干擾的現(xiàn)象的。比如:
(1)具有ABS 系統(tǒng)的轎車, 在模擬雨天的虛擬時, 打開了雨刮器,當(dāng)汽車達到了一定速度的時候 ABS 作用突然失靈。
(2)一種國產(chǎn)小汽車,發(fā)電機調(diào)節(jié)器總是出現(xiàn)損壞的例子,最后調(diào)查發(fā)現(xiàn)沒當(dāng)雨刷工作的時候,損壞更頻繁的發(fā)生。
原因是斷電的時候雨刷產(chǎn)生反向的電流,對電源的系統(tǒng)有干擾脈沖, 造成部分的電子產(chǎn)品無法正常工作,更嚴重會造成直接損壞。
2 汽車電子設(shè)備中的EMI 產(chǎn)生的危害
EMI:是電池干擾,或者電磁噪聲。它與工業(yè)發(fā)展帶來的污染是不同的,電磁噪聲是看不見摸不著的,但是確實存在著,而且對人們的生活產(chǎn)生一定的危害和影響。不僅會使汽車上的零部件失靈,更會對我們的身體健康造成危害。汽車上不同的電子產(chǎn)品,其工作方式和原理不盡相同,當(dāng)他們同時工作的時候,會產(chǎn)生彼此之間的干擾,當(dāng)電子產(chǎn)品中的電路中電流產(chǎn)生震蕩的時候,這種震蕩會以電磁波的形式向四周輻射,會對收音機,手機等一些電子產(chǎn)品產(chǎn)生電磁干擾。同時廣播電臺發(fā)射產(chǎn)生的無線電波, 會對汽車上的一些電子儀器產(chǎn)生電磁干擾, 使其電子產(chǎn)品失去控制或者損壞。所以,現(xiàn)代的汽車都配置好的屏蔽裝備??梢云鸬綄﹄姶挪ǖ钠帘?。
3 車內(nèi)電磁干擾傳播方式特點
3.1 感性負載沿電源線傳播
3.2 靜電放電對車內(nèi)電子產(chǎn)品產(chǎn)生的影響
和導(dǎo)電體相遇的時候釋放電流。電流積累過多的時候,可以由空氣放電,有時候遇到火花產(chǎn)生的現(xiàn)象, 人體與火花接觸的時候就會產(chǎn)生明顯的觸電感覺。我們平日里在用汽車的時候, 經(jīng)常遇到靜放電過程。
3.3 輻射的干擾
電磁波形式的輻射,其頻率在150kHz~1000MHz。汽車的EMI 干擾源:點火系統(tǒng), 主要的表現(xiàn)有規(guī)律的爆聲或滴答聲, 且音調(diào)受擎速度的影響。一般的解決方法是安裝有電阻火花塞。電阻火花塞可以減小早上的影響, 多數(shù)噪聲都是由于點火系統(tǒng)元件故障引起的。
4 無線電的干擾的原因和分類
無線電的干擾頻率一般是在(9kHz~3000GHz)范圍內(nèi), 無線電的干擾分類,可以根據(jù)干擾源分為:自然干擾和人為干擾兩中干擾方式。其中人為的干擾方式又分為無線電的設(shè)備干擾和非無線電設(shè)備干擾。無線電設(shè)備干擾方式主要的有:
4.1 同頻的干擾
信號源不同的信號但是頻率相同的,可以進入收信機中頻通帶的我們叫做同頻干擾。當(dāng)兩個不同的信號出現(xiàn)載頻差的時候,就會存在干擾失真。干擾的信號越大,其信噪比就會越小。當(dāng)干擾信號達到一定的程度的時候,就會出現(xiàn)接收的阻塞干擾。
4.2 帶內(nèi)產(chǎn)生的干擾,叫做鄰頻干擾
鄰頻干擾可以使收信機信噪比下降,靈敏度降低; 信號強的時候也會出現(xiàn)阻塞干擾。
5 汽車電子產(chǎn)品減小無線電干擾的措施
抵抗車內(nèi)的供電系統(tǒng)的干擾因素, 常用的是用蓄電池作為阻抗、來吸收各種瞬變電壓產(chǎn)生的干擾?,F(xiàn)在多用蓄電池,對于減小干擾的措施。多采用下列的方法來防止這種干擾的產(chǎn)生:
5.1 安裝減擾的電阻
5.2 加裝減擾電容器
5.3 用金屬來屏蔽
對可以發(fā)射電磁波的電器和導(dǎo)體,用金屬材料的網(wǎng)或者金屬材料屏蔽罩包起來。屏蔽后的電磁波或高頻電磁振蕩會使產(chǎn)生的電磁感應(yīng)在金屬材料的屏蔽內(nèi)產(chǎn)生一個渦流,渦流可以把電池波消耗殆盡,不再向外發(fā)射, 進而減小了對無線電波的干擾。想要更好地避免干擾, 必須遮掩完全。另外, 可以將發(fā)動機體用銅絲編帶和駕駛室的金屬材料緊固的地連接在一起, 用作金屬屏蔽, 來防止干擾。配備靈敏度比較好的無線電設(shè)備的防干擾裝置見圖2,配備有收音機的汽車防干擾系統(tǒng)見圖3。
6 總結(jié)
汽車行業(yè)和電子行業(yè)的迅速發(fā)展,使得電子產(chǎn)品在汽車上的運用越來月廣泛,但是不同電子產(chǎn)品之間會出現(xiàn)電磁干擾的問題,本文簡單的談?wù)摿四壳捌嚿系碾娮赢a(chǎn)品的一些相互之間干擾的現(xiàn)象,和危害,以及預(yù)防電磁干擾的方法和防范的方法。盡可能的降低電磁的干擾。目前大多數(shù)認為汽車的主要電磁干擾是其點火系統(tǒng),實際上,在汽車上的所有的電子有關(guān)的產(chǎn)品都會產(chǎn)生電磁的干擾,這么電磁的干擾不僅僅是對車輛之外的一些無線的設(shè)備有影響,其也會造成車輛內(nèi)部的不同的電子產(chǎn)品之間的相互影響。
參考文獻
[1]林艷萍.汽車電磁兼容試驗室及測試技術(shù)[J].安全與電磁兼容,2003(01):1-6.