第一篇：电磁场小论文
摘要
随着电力电子技术自动控制技术、测试技术、微机等高新技术的发展, 磁悬浮技术,特别是可控磁悬浮技术取得较大发展, 显示出广阔的应用前景, 可控磁悬浮技术已由宇航军事等领域的应用开始向一般工业应用转化。本论文简要介绍了磁悬浮技术原理的分类方式和应用范畴，首先对电磁吸引控制悬浮（EMS），永久磁铁斥力悬浮（PRS），感应斥力方(EDS)三方面对其原理进行简单介绍，然后对磁悬浮技术的在生活中的应用进行了简单的介绍。
关键字：磁悬浮原理 EMS PRS EDS 磁悬浮的应用
1.磁悬浮技术原理
磁悬浮装置由传感器、控制回路电磁铁、功率放大器等部份组成(图1)利用电磁力, 将某些物体无机械接触地悬浮起来, 由传感器检测悬浮体偏差信号, 通过反馈控制回路调节, 发出控制信号, 经功率放大器控制电磁铁中的电流, 从而控制电磁铁产生的磁场和作用于悬浮体的电磁力, 使之保持在正确位置。
图（1）磁悬浮原理图
2磁悬浮技术的分类
2.1按电磁铁种类可以分为常导吸引型和超导排斥型两大类。
2.1.1常导吸引型
常导吸引型磁悬浮列车是以常导磁铁和导轨作为导磁体，用气隙传感器来调节列车与线路之间的悬浮间隙大小，在一般情况下，其悬浮间隙大小在10 mm 左右，这种磁悬浮列车的运行速度通常在300~500 km/h 范围内，适合于城际及市郊的交通运输。2.1.2超导排斥型 超导排斥型磁悬浮列车是利用超导磁铁和低温技术，来实现列车与线路之间悬浮运行，其悬浮间隙大小一般在100 mm 左右，这种磁悬浮列车低速时并不悬浮，当速度达到100 km/h时才悬浮起来。它的最高运行速度可以达到1 000km/h，当然其建造技术和成本要比常导吸引型磁悬浮列车高得多。
2.2按悬浮方式磁悬浮列车按悬浮方式有电磁吸引式悬浮(EMS)和永磁力悬浮(PRS)及感应斥力悬浮方式(EDS)2.2.1电磁吸引控制悬浮方式EMS(Electromagnetic Suspension)电磁吸引控制悬浮方式,如图2(a)。这种方式利用了导磁材料与电磁铁之间的吸引力,几乎绝大部分磁悬浮技术采用该方式。虽然原理上这种吸引力是一种不稳定的力,但通过控制电磁铁电流的大小,可以将悬浮气隙保持在一定的数值上。随着现代控制理论的发展和驱动元器件的高性能、低价格化, EMS方式得到了广泛的应用。在此基础上,也有众多的研究人员提出了把需要大电流励磁的电磁铁部分替换成可控型永久磁铁的方案,并深入地进行了研究和开发工作。该方案可以大幅度地降低励磁损耗,甚至在额定悬浮高度时几乎不需要能量,是一种非常值得注目的新技术。
图2（a）EMS方式 2.2.2永久磁铁斥力悬浮方式(Permanent Repulsive Suspension)如图2(b),这是最简单的一种方案,它利用永久磁铁同极间的斥力, 一般产生的斥力为1kg /cm2 ,所以被称为永久磁铁斥力悬浮方式。当然,根据所用的磁性材料的不同, 其产生的斥力相应变化。但是,由于横向移位的不稳定因素,需要从力学角度安排磁铁的位置。近年来,开始出现了一些采用PRS方式的产品,例如日本1999年4月公开的专利中,就有关于PRS配置方案的内容。随着稀土材料的普及, PRS方式将会被更多地应用于各个领域。
图2（b）PRS方式
2.2.3感应斥力方式EDS(ElectrodynamicsSuspension)此方式利用了磁铁或励磁线圈和短路线圈之间产生的斥力,简称感应斥力方式。如图2(c),为了得到斥力,励磁线圈和短路线圈之间必须有相对运动。EDS方式的斥力来自相对运动,相对运动的速度越快斥力就越大。而另一方面,斥力又随悬浮气隙变化,气隙越大斥力就越小。因此,在相对运动达到一定速度以上时,斥力与重力会自然地平衡在某个气隙上这种方式主要被应用于超导磁悬浮列车的悬浮装置上。但是,在低速时由于得不到足够的悬浮力,因而需要有车轮来支撑停止或低速时的车身。从原理上而言, EDS很少被应用于低速传动机构。
图2（c）EDS方式
3电磁吸引控制悬浮方式EMS列车的运行方式
利用装在车辆两侧转向架上的常导电磁铁(悬浮电磁铁)和铺设在线路导轨上的磁铁，在磁场作用下产生的吸引力使车辆浮起，见图3所示。车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比。为了保证这种悬浮的可靠性和列车运行的平稳，使直线电机有较高的功率，必须精确地控制电磁铁中的电流，使磁场保持稳定的强度和悬浮力，使车体与导轨之间保持大约10 mm 的间隙。通常采用测量间隙用的气隙传感器来进行系统的反馈控制。这种悬浮方式不需要设置专用的着地支撑装置和辅助的着地车轮，对控制系统的要求也可以稍低一些。
图3 电磁吸引控制悬浮原理图
在图2(a)所示的典型电磁悬浮系统中,悬浮物体的上下运动方程式可用式(1)表示。
d2Wi M2Mgkifd（1）
dtW2同时,励磁电路的电路方程式如式(2)所示
ed(Li)Ri（2）dt式中 M—— 悬浮物体质量 W—— 悬浮气隙长度 i— — 励磁电流
ki— — 电磁铁吸引力系数
fd —— 外力 e—— 外加电压 R— — 励磁绕组电阻 L—— 励磁绕组电感
4磁悬浮在现代工业中的应用
4.1磁悬浮轴承
磁悬浮轴承(Magnetic Bearing)是利用磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直，轴芯与磁浮线是平行的，所以转子的重量就固定在运转的轨道上，利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑，形成整个转子悬空，在固定运转轨道上.与传统的滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁轴承不存在机械接触，转子可以运行到很高的转速，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。磁悬浮事实上只是一种辅助功能，并非是独立的轴承形式，具体应用还得配合其它的轴承形式，例如磁悬浮+滚珠轴承、磁悬浮+含油轴承、磁悬浮+汽化轴承等等 4.2磁悬浮列车
对于磁悬浮列车的研究由来已久，其依靠电磁吸力或电磁斥力将列车悬浮于空中并进行导向，实现列车与地面轨道间的无机械接触。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不同于其他列车需要接触地面，因此只受来自空气的阻力。磁悬浮列车的速度可达每小时400公里以上，比轮轨高速列车的380多公里还要快。4.3磁悬浮隔振器
由于磁悬浮隔振器的磁场力大小与两个极板之间的距离呈非线性关系，从而使得磁悬浮隔振具有良好的非线性隔振性能。
4.4磁悬浮工作台
随着对加工和测量装备精度要求的不断提高，有关长行程、超精密运动控制的研究引起了人们越来越多的兴趣。已有研究表明，影响长行程、超精密运动控制精度的最主要因素是摩擦力非线性。而磁悬浮正是一种实现长行程、超精密运动控制的较为理想的方式。
5磁悬浮技术的发展前景
随着电子元件的集成化以及控制理论和转子动力学的发展，国内外对磁悬浮技术的研究均取得了很大的进展。但不论是在理论上，还是在产品化的过程中，此技术都还存在着很多的难题。其中，磁悬浮列车的技术难题是悬浮与推进以及一套复杂的控制系统。但是磁悬浮技术具有无接触、无摩擦磨损、无需润滑和密封等优点，符合未来的发展趋势，使其在许多工程领域获得了广泛的应用。随着超导磁体的发现，磁悬浮技术必将具有更为美好的发展前景。
第二篇：电磁场论文
电 磁 场 论 文
072202H
王焱
200722070223
电子
高新技术与电磁场理论
摘 要 本文就最近发展的高新技术中有关电磁场和电磁波问题展开探讨,并在此基础上对当前高新技术的发展与电磁场理论的关系进行了较全面的概括,同时提出了作者的个人看法。电磁场理论是电工学和电子学的一门十分重要的基础课程。无论是电机、电器、高压输电、测量仪表以及一切无线电工程系统,例如,通信、广播、雷达、导航等的无线收发、讯号传输、电波传播等等,大到宇宙空间的星体辐射,小到集成电路的布线位置都牵涉到电磁场理论的问题,这一点大家都已很清楚了。这里我准备就最近发展的高新技术中有关电磁场和电磁波的问题谈谈自己的一点认识。
1.电子学方面的高新技术在1991年的海湾战争中得到了最集中和最充分的表演。
在这场战争中号称世界第四大军事强国的伊拉克在以美国为首的多国部队的电子战的打击下,一开始整个电子指挥系统,包括通信,武器装备,重要设防等就遭到严重的干扰和破坏,呈现瘫痪挨打的被动局面。因此只打了42天战争就损失兵员30万,财产1000～2000亿美元,最后不得不答应无条件投降。相反,多国部队在这场投下炸弹为当年在日本投下的原子弹几十倍的激烈战争中,在80万兵员中只死亡149人。这一奇迹,充分显示出电子战的重大威力。因而有人称海湾战争是一场“频谱战争”,是“电子战争”,是“信息战争”。这场电子战的主要手段包括电子侦察与精确定位(包括全球定位系统(ＧＰＳ)和辐射源定位),电子干扰、精密制导、隐身飞机、Ｃ3Ｉ系统等等。这些高新技术都牵涉到电波与天线的问题。与过去不同的是地空一体化,把遥远分开的作战分部统一指挥控制,统一协调起来。对武器的性能指标要求精密度更高,响应时间更短,抗干扰的能力更强。因此对自适应天线,相控阵天线、毫米波天线、微带天线、卫星通信、移动通信等等提出了更高的要求。而这些研究课题的基础离不开电磁场理论。
2.隐身技术是目前国防军事的热门话题。
在海湾战争中美军使用Ｆ-117Ａ隐身飞机成功地突破伊拉克的空防线完成了许多危险性最大的战略性攻击任务,占攻击目标的40%,命中率高达85%。参战的44架Ｆ117Ａ型隐身飞机共出动1300次,飞行6900小时,没有一架被击落 ,可见其隐身的有效性。飞机在鼻锥方向对微波雷达的ＲＣＳ只有 0.0 2 5ｍ2 ,为常规战斗机的 1 / 2 0 0。隐身技术的很重要一个方面的内容是电磁波的散射问题。电磁波投射到飞行目标上将发生散射。散射回来的电磁波究竟有多大场强 ,怎样减少回波的强度以达到隐身的目的 ,这些问题引起了广大从事电磁场研究工作人员的关注。因此目前大量的研究工作集中在如何计算电磁波投射到各种不同材料组成的各种形状物体的散射场上。根据最近报导 ,用碳化硅烧结出来的陶瓷 ,能有效地吸收频率从 1 0ＭＨｚ到 10.2Ｇｚ的电磁波 ,吸收率达到 99.2 %。电磁散射的研究不只是为了隐身的目的 ,对地下资源和地层结构的勘探 ,对目标识别 ,对天线辐射 ,对电磁兼容等都有非常重要的意义。逆散射是由已知散射场的分布反过来确定波源和散射体的位置形状和组成。目标识别形状重建和微波成像都是逆散理论的具体应用。
3.核爆炸产生强大的电磁脉冲 ,这种冲击波将摧毁在其周围的电子仪器的正常工作。研究这种瞬时暴发的冲击波的传播规律、作用距离、场强大小和散射特性等无疑会对保护人身安全 ,保护仪器设备 ,采用屏蔽措施等等起到重要的指导作用。这种具有强大摧毁力的脉冲现在又被试图用作战争中的杀伤武器 ,即所谓高功率微波弹 ,其单个输出脉冲峰值功率可到 15ＧＷ。如果辐射的能量密度达到 3～ 13ｍＷ/ｃｍ2 ,就可使人产生神经紊乱 ,心力衰竭并致盲。而对于电子仪器只要有 0.01～ 1μＷ /ｃｍ2 的能量密度 ,仪器就不能正常运转。此外 ,人们发现 ,利用冲击脉冲的宽广频谱 ,可以从散射波形中提取大量的信息 ,从而可以识别目标。大功率的脉冲源可以利用光导开关和集成阵列达到空间合成的一致性要求。小功率的冲击波雷达 ,由于设备简单 ,成本低 ,已在诸如地下探测 ,汽车防撞和机场管制等方面得到应用。因此 ,最近人们对瞬变电磁波的传播 ,辐射、传输、散射等问题产生了浓厚的兴趣。和经典分析正弦时谐波的方法不一样 ,这是一个全新的等待开拓的领域。
4.由于计算机的迅速发展 ,计算电磁场边值问题时出现的积分方程和微分方程均可用数值方法来求解。
人们提出了许许多多方法 ,如矩量法、有限差分法、有限元法、边界元法、共轭梯度和快速付里叶变换法、时域有限差分法、多重多极展开法等等。关于电磁场的数值计算方法已经有专门的著作 ,1994年在北京还专门召开了一次计算电磁学的国际会议。另外一个新提出来的方法是小波理论(亦称子波理论)。我们知道 ,从目标散射回来的电磁能量提供了识别目标的信息。回波可以用频域法分析 ,也可以用时域法分析。全面掌握目标的特征 ,应该采用时间－频率合一法来表示回波。过去是采用ＳＴＦＴ(Ｓｈｏｒｔ-ＴｉｍｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ)来获得时间－频率表征图 ,它的缺点是分辩率固定不变。如果采用小波变换 ,则在时间上有可变的分辨率 ,而在频率上又有多个分辨率。小波表示法比通常的ＳＴＦＴ表示法有更完善的表示目标散射回波的时间－频率表征图 ,因此藉助这种方法可以获得更高的精确度。此外 ,小波变换理论又为大规模并行计算和信号实时处理提供了可能。由于小波变换作为运算工具有着十分看好的前景 ,它已受到人们愈来愈多的关注。英国皇家数学会并把它列为 90年代重点发展的十个方向之一。分形(或分数维)理论是近十多年才发展起来的一种数学方法 ,它在电磁场理论中的应用刚刚起步。我们知道 ,微波遥感器接收到的信息总是把地物目标的几何特性与电磁特性混合在一起。采用分形理论可以把几何特性进行量化 ,从而可将表征电磁特性的量分离开来 ,这是目前遥感工作者十分关注的问题。5.人们已经进入了信息时代 ,无论是战时或平时 ,占有信息对我们都是非常重要的事情。为此 ,从 1993年 9月起各国为了尽快占有信息 ,确保竞争优势 ,纷纷提出要投入大量人力、物力建设“信息高速公路”。美国准备投资 4000亿美元用 20年时间建成全美信息高速公路。所谓“信息高速公路”主要是大力发展光纤网络和卫星通信 ,建立遍布全国的双向大容量高速数据传输网。目前一根光纤已可同时传输 30240条话路和 300多套数字彩色电视节目。超大容量的光纤通信系统 ,其传输速率在 2.5Ｇｂ/ｓ以上 ,实现的途径一是采用量子阶激光器;另外就是在终端采用ＷＤＭ波分复用技术并用掺铒光纤放大器(ＥＤＦＡ)作中继器。长距离高比特率传输的主要障碍是光纤的色散与非线性问题。因此又有人提出利用光弧子传输的可能性。为了减低光纤传输的损耗 ,一方面是在材料上想办法 ,例如,采用金属卤化物玻璃作光纤;另一方面是试图在亚毫米波段实现自由空间低损耗无线“光纤”传输 ,这只是在约瑟夫森(ＳＩＳ)器件发展之后提供了在亚毫米波段有大的输出功率和高的信噪比之后才有可能实现。
6.高新技术的发展对天线和电波传播提出了许多新的研究课题。例如,由于固体微波源已经发展到可以用微处理机按预定方式控制其幅度与相位(频率),也由于高速数字处理器已经可以对及其复杂的信号进行加工和实时图象识别 ,自适应天线得到了快速发展。随着要求雷达能面对多目标同时进行搜索和跟踪 ,以及在复杂电子对抗环境下照常工作的需要 ,数字波束形成(ＤＢＦ)技术日益受到重视。它不但可以提供多个低副瓣密集波束,而且具有精确高速处理多个目标的能力,因为只有在数字系统中才能实现快速、复杂的控制算法。结合卫星通信的发展 ,地面站和卫星上多波束天线的研究受到关注。在遥感技术中合成孔径雷达(ＳＡＲ)的分辨力已可达到 1ｍ× 1ｍ。新的研究方向是 3Ｄ-ＳＡＲ和动目标的检测问题。微带天线的问题仍然是加大带宽 ,双极化与圆极化、以及多层互耦的问题。在Ｋｕ波段(1 2ＧＨｚ)卫星直播(ＤＢＳ)中采用的天线已由抛物面转向平面型。过去用微带 ,现已改用径向开槽天线(ＲＬＳＡ),具有低增耗、高增益、低成本 ,高效率等优点。移动通信的发展要求对电磁波在城市、山区以及隧道中的传播进行研究。
7.随着电子科学的飞速发展 ,电子设备的数量大大增加。根据统计 ,差不多每 4～ 5年增加一倍。举一个简单例子就可说明 :美军一个步兵师就至少拥有 70部雷达 ,2800部电台。这些电子设备占有很宽的频谱 ,加上发射功率年年增大(最近10-15年增加了 20-30倍),同时接收机的灵敏度又提高到 10-12Ｗ ,因此电台之间的干扰愈来愈严重。电磁兼容的问题已经到了非解决不可的时代了。这里也牵涉到电磁场和电磁波的辐射、传播、散射、耦合等等问题。例如 ,电磁波的泄漏与安全问题、移动通信网的电磁兼容问题、空中飞行器的电磁兼容问题、雷电干扰、屏蔽及测量以及最近发展的地震电磁学等等。
8.高新技术的发展也对材料和工艺提出了新的要求、手征(ｃｈｉｒａｌ)材料涂敷于散射体可以减小散射。如将它填充于波导中可产生极化旋转和模式变换。此外 ,还可以作为微带天线的衬底以加强辐射 ,由于这些独特的特性 ,引起了人们对电磁场与手征媒质的相互作用产生了浓厚了兴趣。超导是另外一个高新技术的前沿学科。早在 1911年荷兰物理学家翁尼斯就发现汞在低于 4.15Ｋ温度时电阻下降了 1010 倍。超导的应用日益受到关注。例如 ,超导磁体被用在磁浮列车上 ,用在粒子加速器上等等。将两段超导导线用一薄层绝缘材料(如ＡＬ2Ｏ3)连接起来构成的约瑟夫森结可用作电子开关 ,它的转换速度可在 1 μμｓ内完成 ,另外 ,利用超导量子干涉仪(ＳＱＵＩＤ)可以测出极其微弱的磁场强度。其它新开发的材料 ,例如 ,一种高μ(5000)、高饱和磁通密度和高居里温度的材料具有良好的宽频带抗干扰的能力;利用微波 /毫米波集成电路(ＭＩＭＩＣ)技术可以在 50ｎｓ之内改变相控阵单元的相位等等。
9.另外一个反映高新技术的重要发展是边沿交叉科学的崛起。生物电磁学是一门新生的边缘科学。例如磁共振成像(ＭＲＩ)是利用强大磁场使人体内氢原子产生磁共振 ,由此产生的信号成像后(如血流的变化状态)可以帮助医疗分析。手持收发机对人体的影响也是目前人们关注的一个课题。大多数的效应是在人体内感应电流 ,由此产生热效应使体温上升。据说手持机除场致热效应外 ,还有非热效应的危害 ,关于这方面的研究还刚开始。根据最近报导 ,有一种新的医疗仪器 ,将它的电极插入人的脑部可以消除帕金森患者的颤抖;反过来用 ,这种电极的电磁脉冲刺激肌肉 ,可以使瘫痪病人恢复活动起来。其它如微波治癌、用同步加速器产生Ｘ射线等等都是利用电磁场和电磁波的理论产生出来的一些医疗设备。微波化学是另一门新生的边缘科学 ,1 992年 1 0月在荷兰召开了第一届世界微波化学会议 ,标志着这一新的交叉科学的诞生。微波化学是利用微波进行介质加热 ,改变化学键 ,加速化学反应速度或产生一些新的化学反应 ,以获得独特特性的产物。目前微波化学已应用到工业、食品、农业、医药、石油化工及环境工程等多个领域。1993年秋俄罗斯科学家建议用强大功率的微波扫描大气层使其放电 ,从而瓦解氟利昂分子以防止它进入臭氧层 ,使后者可以得到保护 ,这是想利用微波来净化环境。最近新兴起来的一门科学—可视化技术(Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ)就可以用来帮助我们进行电磁场的数值计算。可视化技术是随着计算机软硬件的迅猛发展 ,结合计算机图形学、神经网络与人工智能技术、图像处理等多门学科综合形成的又一门新兴的交叉科学。采用这一技术可以将二维、三维标量场和矢量场绘制出来 ,由此了解电磁场的分布 ,并据此调整设计。另外采用这种技术还可动态地显示波在波导中的传播、衰减、反射和散射等过程。结合神经网络和人工智能技术可以通过一个学习与记忆的过程 ,帮助我们针对不同的电磁场边值问题 ,选择一种或几种最好的数值方法。并且在这些最优方法中自动采取最佳方案。这种技术还可能对求解逆散射问题有帮助。利用计算机图形学对复杂目标采用参数曲面(如ＮＵＲＢＳ)来建模具有划分曲面片少而精度高的优点。一架飞机只需几百个ＮＵＲＢＳ曲面片就可把它复杂的外形细节表示出来 ,拟合精度达到毫米级。用图解电磁计算法(ＧＲＥＣＯ)予估复杂目标的ＲＣＳ更充分体现出将计算机图形学、可视化技术与电磁场理论相结合的突出成果。另外一个例子是“智能电磁波技术” ,利用这一技术可以在频域、空域和时域进行电台自适应控制 ,使无线电台站能最大限度地利用电磁波技术 ,例如 ,天线频道控制的自适应信道分配以解决电台拥挤的问题 10.以上是我在参阅国内外一些期刊报导 ,有关高新技术的发展 ,就其与电磁场理论的关系提出自己的一些看法。这些内容不可能概括全面 ,有许多问题因限于篇幅而未能一一涉及。例如 ,有关利用大功率ＨＦ电磁波使电离层人工变态以实现(或破坏)通信、制造假目标和产生能量隧道的问题;用混沌动力学方法计算电磁场的问题;用微波功率驱动直升飞机;在空间建立太阳能发电站 ,以微波型式将能量输送到地面的问题;超光速下的量子隧道效应;纳米科学中原子、分子团簇体的超导性 ,金属铁氧体超微粉的吸波性和顽磁性等等惊人的特性将会对未来的科学技术产生巨大的影响。总之 ,通过这篇文章的介绍 ,我想说明两个问题 :一是电磁场与电磁波所牵涉的范围非常广阔 ,二是需要研究和解决的电磁波的课题也非常广阔.
第三篇：电磁场与电磁波论文
《电磁场与电磁波论文》
学院：信息科学与工程学院 专业：电子信息工程 班级：电子0902班 学号：20092712 姓名：++++++++
电磁场与电磁波的实际应用
电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，电流会产生磁场，变动的磁场则会产生电流。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。电磁场与电磁波在实际生产、生活、医学、军事等领域有着广泛的应用，具有不可替代的作用。如果没有发现电磁波，现在的社会生活将是无法想象的。
（一）在生产、生活上的应用
静电场的最常见的一个应用就是带电粒子的偏转，这样象控制电子或是质子的轨迹。很多装置，例如阴极射线示波器，回旋加速器，喷墨打印机以及速度选择器等都是基于这一原理的。阴极射线示波器中电子束的电量是恒定的，而喷墨打印机中微粒子的电量却随着打印的字符而变化。在所有的例子中带电粒子的偏转都是通过两个平行板之间的电位差来实现的。1.磁悬浮列车
列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引，同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。列车前进时，线圈里流动的电流方向就反过来，即原来的S极变成N极，N极变成S极。循环交替，列车就向前奔驰。
稳定性由导向系统来控制。“常导型磁吸式”导向系统，是在列车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。列车发生左右偏移时，列车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，产生排斥力，使车辆恢复正常位置。列车如运行在曲线或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制，达到控制运行目的。
“常导型”磁悬浮列车的构想由德国工程师赫尔曼·肯佩尔于1922年提出。
“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只是把电动机的“转子”布置在列车上，将电动机的“定子”铺设在轨道上。通过“转子”，“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的动能。我们知道，电动机的“定子”通电时，通过电磁感应就可以推动“转子”转动。当向轨道这个“定子”输电时，通过电磁感应作用，列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。2.电磁泵
利用磁场和导电流体中电流的相互作用，使流体受电磁力作用而产生压力梯度，从而推动流体运动的一种装置。实用中大多用于泵送液态金属，所以又称液态金属电磁泵。电磁泵按电源形式可分为交流泵和直流泵；按液态金属中电流馈给的方式可分为传导式电磁泵和感应式电磁泵；按结构不同可分为平面泵和圆柱泵等。传导式泵中，电流由外部电源经泵沟两侧的电极直接传导给液态金属；感应泵中，电流则由交变磁场感应产生。电磁泵没有转动部件，结构简单，密封性好，运转可靠，因此在化工、印刷行业中用于输送一些有毒的重金属，如汞、铅等；在原子能动力工业中用于输送化学性质特别活泼的金属，如钠、钾、钠钾合金；在铸造企业中可以用来做铝、镁等活泼金属的定量泵，但现在主要为军工等大型企业使用。
3.磁流体发电机
磁流体发电中的带电流体，它们是通过加热燃料、惰性气体、碱金属蒸气而得到的。在几千摄氏度的高温下，这些物质中的原子和电子的运动都很剧烈，有些电子甚至可以脱离原子核的束缚，结果，这些物质变成自由电子、失去电子的离子以及原子核的混合物，这就是等离子体。将等离子体以超音速的速度喷射到一个加有强磁场的管道里面，等离子体中带有正电荷、负电荷的高速粒子，在磁场中受到洛伦兹力的作用，分别向两极偏移，于是在两极之间产生电压，用导线将电压接入电路中就可以使用了。
磁流体发电的另一个好处是产生的环境污染少。利用火力发电，燃烧燃料产生的废气里含有大量的二氧化硫，这是造成空气污染的一个重要原因。利用磁流体发电，不仅使燃料在高温下燃烧得更加充分，它使用的一些添加材料还可以和硫化合，生成硫酸钾，并被回收利用，这就避免了直接把硫排放到空气中，对环境造成污染。
利用磁流体发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。人们使用高能量的燃料，再配上快速启动装置，就可以使发电机功率达到1000万kW，这就满足了一些需要大功率电力的场合。目前，中国，美国、印度、澳大利亚以及欧洲共同体等，都积极致力于这方面的研究。4.微波炉
微波炉（microwave oven/microwave），顾名思义，就是用微波来煮饭烧菜的。微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具。微波是一种电磁波。微波炉由电源，磁控管，控制电路和烹调腔等部分组成。电源向磁控管提供大约4000伏高压，磁控管在电源激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内。在烹调腔的进口处附近，有一个可旋转的搅拌器，因为搅拌器是风扇状的金属，旋转起来以后对微波具有各个方向的反射，所以能够把微波能量均匀地分布在烹调腔内。微波炉的功率范围一般为500～1000瓦。从而加热食物。
（二）电磁场与电磁波在医学上的应用
1.电磁波在医疗上的应用
在科学上，称超过人体承受或仪器设备容许的电磁辐射为电磁污染。电磁辐射分二大类，一类是天然电磁辐射，如雷电、火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等，除对电气设备、飞机、建筑物等可能造成直接破坏外，还会在广大地区产生严重电磁干扰。另一类是人工电磁辐射，主要是微波设备产生的辐射，微波辐射能使人体组织温度升高，严重时造成植物神经功能紊乱。但是对电磁辐射，要正确认识，而且要科学防护。事实上，电磁波也如同大气和水资源一样，只有当人们规划、使用不当时才会造成危害。一定量的辐射对人体是有益的，医疗上的烤电、理疗等方法都是利用适量电磁波来治病健身 2.生物电磁场保健
将人体置于姜氏场导舱内接受载有青春信息的植物幼苗发射的生物电磁波。结果发现：人体红细胞膜的渗透脆性降低，韧性增强；甲状腺素、性激素分泌增加；免疫功能提高；肾上腺皮质激素分泌无明显变化。提示：植物幼苗电磁波有助于红细胞功能的发挥，促进机体新陈代谢，增加青春活力，提高性功能，增强免疫力从而对人体发挥返老还青和医疗保健作用。
3.激光治疗
激光是60年代初出现的一种新光源。已广泛应用于国防、农业、卫生医疗和科学研究，也是治疗肿瘤的一种新方法。用它既能切割组织，又能同时止血，能使肿瘤组织迅速气化和雾化，从而使肿瘤在瞬间消失。激光对组织具有热、压、光和电磁场效应的作用。
（1）、热效应：激光能使肿瘤组织在几秒种的短时间内，局部温度高达200-1000摄氏度，使其变性、凝固坏死，继而气化消失。
（2）、压力效应：激光本身的光压和由高热导致的组织膨胀引起的二次冲击波，加深了肿瘤组织破坏。
(3)、光效应：激光被肿瘤组织吸收后，可增强热效应，使肿瘤组织被破坏。(4)、电磁场效应：激光是一种电磁波。能产生电磁场，可使肿瘤组织离化、核分解而被破坏死亡，如有残癌也可自行消退，这可能与免疫有关。激光制造成激光器、激光手术刀用于治疗体表肿瘤，眼耳鼻咽喉肿瘤、神经肿瘤等。4.EMF系统
EMF系统是由（株）日本MDM公司开发研究生产的新一代脑外科手术器械。根据其作用原理，我们俗称之为“电磁刀”。EMF系统利用高频电磁能对机体组织进行汽化，切割和凝固。因该系统外周围优良组织的热损伤小且不需要对极板，因此尤其使用于脑外等精密外科。对硬性及深部微小脑瘤的去除极为有效。EMF系统与常规的电刀相比，在原理和设计上都有很大区别。EMF系统用于汽化，切割和凝固的输出功率很小（49W以下），为一般电刀所不及。不需要对极板这一特点使单极手术刀用于脑外手术成为可能。没有烧伤感电和破坏神经系统的危险，安全性高，使用方便。与激光刀相比，不需要眼球保护镜和其它保护附件，操作时对患者和医生均无危害。手术时与患部直接接触，医生可以灵活掌握调节。与超声波刀相比，EMF系统对于硬化深部微小肿瘤的汽化治疗效果尤为显著。HandPiece非常轻便且呈弯曲状，使视野不受影响，并有利于长时间手术。刀头部分可以任意弯曲，适用于各种手术需要。5.微波治疗
微波是指波长在1毫米至1米范围内的非电离辐射高频电磁波。70年代后期微波技术在医疗上得到应用。科学家研究发现，微波治疗有3种：一是大剂量高热治疗肿瘤，能抑制肿瘤细胞的蛋白质合成，降低肿瘤细胞分裂速度，增强化疗、放疗效果；二是用于局部生物体组织的凝固治疗，具有不炭化、不产生烟雾的特点；三是小剂量的温热治疗，可以解痉、止痛、消炎并促进伤恢复等。6.电磁波消毒
利用电磁波的场效应和热效应，在5－l0分钟内能迅速达到国家卫生部规定的消毒要求，对成捆、成扎的纸币、成叠的毛巾、医疗器械具有穿透力强，无残留药毒性的消毒特点，是当今消毒领域的新突破。
（三）在军事上的应用
1.雷达
雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。
雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速C, 差别在于它们各自占据的频率和波长不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。
测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。
测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。2.电磁炮
电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器．与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程．因而引起了世界各国军事家们的关注．自80年代初期以来，电磁炮在未来武器的发展计划中，已成为越来越重要的部分。3.电子对抗 电子对抗也称“电子战”或“电子斗争”。敌对双方利用电子技术进行的作战行动。目的是削弱、破坏敌方电子设备的使用效能，以保护己方电子设备效能得到
充分发挥。包括雷达对抗、无线电通信对抗、光电对抗等。基本内容有电子对抗侦察、电子干扰和电子防御。电子对抗是现代战争的重要作战手段。
电子对抗就是敌对双方为削弱、破坏对方电子设备的使用效能、保障己方电子设备发挥效能而采取的各种电子措施和行动，又称电子战。电子对抗分3个方面：电子对抗侦察、电子干扰和电子防御。电子对抗按电子设备的类型可分为雷达对抗、无线电通信对抗、导航对抗、制导对抗、光电对抗和水声对抗等；按配置部位又可分为外层空间对抗、空中对抗、地面(包括海面)对抗和水下对抗。机载电子对抗系统是现代电子对抗的主要手段。随着弹道导弹和卫星的发展，外层空间是一个新的战场，电子对抗在未来的现代化战争中，将对战略攻防起到重要作用。
电磁场与电磁波在实际中应用广泛，以上所写只是实际应用中的一小部分。电磁场与电磁波有着强大的生命力和蓬勃的朝气，人们对它进行不断探索，创造出一个又一个具有强大功能的新工具。
++++++++ 2011.5.21
第四篇：工程电磁场学习心得
《工程电磁场》学习心得
班级： 姓名： 学号：
在开始学习“工程电磁场”之前，当我听到其学科名称的时候就产生了一种高深莫测的感觉，觉得电磁场应该是比较难的。但是出于对知识的渴望我怀着一颗求知的心投入了这个“新奇的”知识海洋。工程电磁场是电气专业的必修课程，对于我们电气专业的学生而言，其重要意义不言而喻。
电磁场是一门技术基础课，在我们的培养计划中起到很重要的作用。但由于电磁现象的抽象性和工程电磁场问题的复杂性，所以定性分析与定量计算都不易为我们所掌握。因此，这往往会造成我们的畏难情绪，缺乏兴趣，学习被动。为克服我们的上述问题，我觉得教材能起很大作用。教材的编排是我心目中的好教材。
1)教材能在我们已有的理沦基础上由浅人深，及时总结提高，让我们感到经过努力可以掌握所学内容，从而增加我们的学习信心。
2)教材能从各个不同角度反复强调基本理论和计算公式的适用条件，帮助我们建立清晰的物理概念和培养我们良好的科学习惯，避免我们盲目套用公式。
3)教材能处处以基本理论为指导，对现象和问题进行定性分
析和定量计算，则能培养我们正确的思维方法和分析问题的方法，提高我们运用理论知识解决实际问题的能力。4)教材能紧密联系实际，让我们能够学以致用，从而重视课程内容，提高学习兴趣。
5)教材能帮助我们掌握“类比”这一科学的分析方法，既能使我们复习和巩固已学的知识内容，又可缩短新内容的学习过程。
6)教材内容的安排，既有从特殊到一般的归纳方法，又有从一般到特殊的演绎方法，则既能使我们易于接受新内容，又能培养我们的抽象思维能力。
7)教材注重吐故纳新，及时调整教学内容，使教材紧跟时代的步伐，使我们看到科学技术的不断发展，产生努力学习的紧迫感。
8)教材能安排多种环节的配合，使我们完成一定深度的认知过程，避免我们 “考试完毕，知识归师”的走过场的现象。
下面是我从书中具体的内容来阐明我学到的东西: 1)在静电场的编排中，从电场强度的基本定义出发，利用我已有的电场力做功的物理概念和线积分、面积分的数学概念，结合介绍电介质极化的物理过程，在很自然的情况下得出了静电场的两个基本规律;又从梯度、散度和旋度的基本定义出发推导出了它们在直角坐标系下的数学表达
式，化解了矢量分析中的难点，使我较为容易地接受难以理解的上述定义，义在很自然的情况下获得了静电场中两个基本规律的微分形式。
2)唯一性定理是解题正确与否的唯一根据。本书抓住唯一性定理这一主线，贯穿于电磁场问题数学模型的建立中，在几种简洁求解方法的引入以及静电屏蔽现象的应用等方面都作了十分深刻和细致的阐明，不仅帮助我掌握了这一重要定理，而且又培养了我分析问题和解决问题的能力。3)编排静电场的指导思想同样贯彻在恒定电场和恒定磁场的编写中。在编写恒定电场时应用了类比这一科学方法，它不仅在理论推导中得到了应用，还在测量和计算中指出了它的应用所在。类比法在平面电磁波一章中得到了更为精彩的应用。相对于恒定场来说，平面电磁波一章中有很多新的概念和表达式。本书作者将平面电磁波和均匀传输线相类比，不仅便于我接受新概念，而且表达式的推导也获得了大量的简化，同时还指出了类比双方的重要区别。4)本书在介绍基本规律的微分形式时，在恒定场中从梯度、散度和旋度的基本定义出发，虽然花了较多的篇幅，但便于我接受。而在时变场中却利用了几个数学恒等式，方便地获得了基本规律的微分形式。后者培养了我的数学推理能力，这体现出本书作者的精心安排。
5)在全书的各章中，在介绍理论以后，引人了很多实例，不
但帮助我们消化理论，而且又培养了我的计算能力。此外，又将一些基本理论计算的结果引入到实际应用中，如涉及到架空地线的屏蔽效应、电缆绝缘、一相工作电容、开关熄弧、击穿电压、接地电阻和跨步电压等概念，又如时变场中的趋肤效应、邻近效应及电磁波沿传输线传输时的正确认识等。因而本书名为《工程电磁场》甚为恰当。6)本书作者紧跟时代的要求，给定量计算以足够的重视，辟专章讨论，除了精选传统的计算方法以外，又增加了两种数值计算方法。
7)本书给我们提供了较多的反复巩固的条件。如在每章末除了要点、思考题、习题外又增加了测验作业，便于我们自我检查。
总的来说工程电磁场对于我们来说是一门相当重要而且必要的课程，这学期在由王波老师教授的这门课程中，通过老师细心的讲解和独具一格的授课方式，我个人的收获匪浅并获得了巨大的理论知识飞跃和能力提升。
第五篇：工程电磁场实验报告
工程电磁场实验报告
一.题目
有一极长的方形金属槽，边宽1m，除顶盖电位为100sinπx V外，其他三面的电位均为零，试用差分法求槽内电位的分布。
二.原理
如下图所示，用分别平行于x，y轴的两组直线把场域D划分为许多正方形网格，网格线交点称为节点，两相邻平行网格线间的距离h称为步距
用表示节点处电位值，利用二元函数泰勒公式，与节点（Xi，Yj）直接相邻的节点上的电位表示为
整理可得差分方程
这就是二维拉普拉斯方程的差分格式，它将场域内任意一点的位函数值表示为周围直接相邻的四个位函数值的平均值。这一关系式对场域内的每一节点都成立，也就是说，对场域的每一个节点都可以列出一个上式形式的差分方程，所有节点的差分方程构成联立差分方程组。
已知的边界条件经离散化后成为边界点上已知数值。若场域的边界正好落在网格点上，则将这些点赋予边界上的位函数值。一般情况下，场域的边界不一定正好落在网格节点上，最简单的近似处理就是将最靠近边界点的节点作为边界节点，并将位函数的边界值赋予这些节点。
如何计算：简单迭代法
先对静电场内的节点赋予迭代初值，其上标（0）表示初始近似值。然后再按 下面的公式：
进行多次迭代（k=0,1,2,3…）。当两次邻近的迭代值差足够小时，就认为得到了电位函数的近似数值解。如何计算：超松弛迭代法
三.编程序 bc=50;%网格数
u=zeros(bc+1,bc+1);%步长为1/bc %********附初值********* w=0;
for j=1:bc+1;
u(1,j)=100*sin((j-1)*pi/bc);w=w+u(1,j);end for i=2:bc
for j=2:bc u(i,j)=w./bc;
end end
%*************************************************** h=input('please input h(1
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