第一篇：电磁场与电磁波实验报告2
电磁场与电磁波实验报告
实验一电磁场参量的测量 实验目的 1 1、在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性互相垂直。2、熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长，并确定电磁波 的相位常数和波速 实验原理 两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）
方向传播时，由于初始相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场 分布。本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由 空间内电磁波波长 的值，再由 2，f 得到电磁波的主要参量：
和 等。
本实验采取了如下的实验装置
设入射波为 E i E）
e j，当入射波以入射角!向介质板斜投射时，则在 分界面上产生反射波 E r 和折射波 E t。设介质板的反射系数为 R R,由空气进入 介质板的折射系数为 T o，由介质板进入空气的折射系数为 T c，另外，可动板 P r2 和固定板 P r1 都是金属板，其电场反射系数都为--1 1。在一次近似的条件下，接收喇叭处的相干波分别为 E M
RT o T c E oi e j 1，RT o T c E^e j 2
这里 1 2L ri L r3 L ri ； 2
2L 「 2 L“ 2L ML L r3 L 2
； 其中 L L 2 L L i|。
又因为为定值，L 2 则随可动板位移而变化。当 P r2 移动 L L 值，使 P r3 有零 指示输出时，必有 E M 与 E r2 反相。故可采用改变 P r2 的位置，使尺 3 输出最大 或零指示重复出现。从而测出电磁波的波长 和相位常数。下面用数学式 来表达测定波长的关系式。
在 P r3 处的相干波合成为 E r E M
E 「 2 e j 1
e j2
j 1 2 / 或写成 E r
2RT 0 T c E 0i
cos 2 e 2
（1 1--2 2）
式中 1 2L 为了测量准确，一般采用 P 3 零指示法，即 cos 2
0 或（2n 1），n= 0,1,2…… 这里 n n 表示相干波合成驻波场的波节点（E r 0）数。同时，除 0 n=0 以外的 n n 值，又表示相干波合成驻波的半波长数。故把 0 n=0 时 E r 0 驻波节点为参 考节点的位置 L。又因 2 — L（1 1--3 3）故 2n 1 2 — L 或 4 L（2 n 1）
（1 1--4 4））
由（1 1--4 4）式可知，只要确定驻波节点位置及波节数，就可以确定波长的 值。当 0 n=0 的节点处 L。
作为第一个波节点，对其他 N N 值则有：
n n =1, 4 L 4L 1 L 0 2 , ,对应第二个波节点，或第一个半波长数。
n=1，4 L 4 L 2 L!2 , ,对应第三个波节点，或第二个半波长数。
n=n , 4 L 4 L n L n i 2 , ,对应第 1 n+1 个波节点，或第 n n 个半波长数。
把以上各式相加，取波长的平均值得 2 L n L。
n 代入得到电磁波的参量，等值。
三、实验步骤 (1)
整体机械调整：调整发射喇叭 P ro，接收喇叭 P r3，使其处于同种极化 状态。
(2)安装反射板，半透射板：注意反射板 用与 p r2 轴向成 0 90 度角，半透射 板轴向与n Pn 轴向成 5 45 度角，并注意反射板 P ri 与 F >2 的法向分别与 P r3 ,P r0 轴向重合。
(3)将所有调整到位部分用螺钉锁紧，调整发射端的衰减器以控制信号电平，使 P r3表头指示为 80。
(4)
旋转游标使可移动反射板 P P r2 的起始位置在最右侧(或最左侧)，用旋 转手柄移动 P r2 使所有节点位置处，P r3 表头指示都为 0.此时说明整个 系统调整到位。
(5)测量：用旋转手柄使反射板移动，从表头上测出 1 n+1 个零点，同时从 读数机构上得到所有节点位置 L。
到 L n，并记录。
(6)
连续测量 3 3 次，用公式(1 1--5 5)计算波长，并将 3 3 次波长求平均值，取 3 3 或 4 4 即可。
(7)用所测波长计算，值。
(1--5 5)
四、实验数据 试验次数 n 1 2 3 4 微安表零指示(mm)11.342 26.458 43.039 58.692
五、实验结果整理，误差分析 43.039 58.692 11.342 26.458
-----
15.983(mm)2 4 31.966mm ； f 9.3787GHZ c 理论上 31.987(mm)误差= 31.987 31.966
100% 0.0657% 31.987 误差分析：原因可能有：
⑴ 系统误差。由某些固定不变的因素引起的。在相同条件下进行多次测量，其误差数值的大小和正负保持恒定，或误差随条件改变按一定规律变化。
⑵ 随机误差 由某些不易控制的因素造成的。在相同条件下作多次测量，其 误差数值和符号是不确定的，即时大时小，时正时负，无固定大小和偏向。随机 误差服从统计规律，其误差与测量次数有关。随着测量次数的增加，平均值的随 机误差可以减小，但不会消除。
例如：微安表读数存在一定的误差；装置摆放多靠目测，难以保证垂直、对准、水平等条件严格满足，如两个喇叭口不水平； ⑶ 粗大误差 与实际明显不符的误差，主要是由于实验人员粗心大意，如读 数错误，记录错误或操作失败所致。这类误差往往与正常值相差很大，应在整理 数据时依据常用的准则加以剔除。
减小误差：
（1 1）选定合适的实验仪器。工欲善其事，必先利其器，需要仔细考虑。
（2 2）严格按照实验步骤、方法操作。
（3 3）熟练掌握各种测量器具的使用方法，准确读数。
（4 4）创新，直接改进测量方法
六、思 考题 用相干波测电磁波波长时，如图若介质板放置位置转 90 度，将出现什 么现象？这时能否测准 答：原测量方法时 ？为什么？ Er1=--Rn TnO Tn Eie--i 1 Er2=--Rn TnO TnEie--i 2 转后 Er1=--Rn Eie---1 Er2=--Rn TnO TnEie---i2 这将使得由 n TnO Tn 所产生的幅度 相位变化也计入两相的和中，因此很可能无法产生明显的驻波分布。因此不能准确测量入值
七、心 得体会 本实验初步研究学习了电磁波基本参量的测量方法，从直观上得到了电 磁波作为一种非机械波但仍具备波的基本特性的结论。
本次实验进行得较为顺利，期间得到的结果也比较理想。我和我的搭档 在进行第一次实验就得到了理想的结果，误差在十分微小，这主要是我们开 始调节装置时就非常到位，就像老师在课上所说的“欲速则不达”的道理。
这次实验是第一次做电磁场与电磁波实验，在熟悉了电磁波参量的测量 手段和仪器的使用方法的基础上，从很多方面学习和加深了对理论知识的理 解。
实验二 均匀无耗媒质参量的测量 实验目的（1 1）
应用相干波节点位移法，来研究均匀无损耗媒质参量 r 的测试。
（2 2）
了解均匀无损耗媒质中电磁波参量，与自由空间内电磁波参量 0 , o ,c 的差别。
（3 3）
熟悉均匀无损耗媒质分界面对电磁波的反射和折射的特性。
实验原理 媒质参量一般应包括介电常数 和磁导率 两个量。它们由媒质方程
D E 和 B H 来表征。要确定，总是要和 E E, H H 联系在一起，对于 损耗媒质来说，和 为复数，而且与频率有关。本实验仅对均匀无损耗电介 质的介电常数 进行讨论（r 1），最终以测定相对介电常数 r /。来了 解媒质的特性和参量。
用相干波原理和测驻波节点的方法可以确定自由空间内电磁波参量 0 , o ,C。对于具有 r（r 1）的均匀无耗媒质，无法直接测得媒质中的 ，值，不能得到媒质参量值。但是我们利用类似相干波原理装置如图所 示
在 P r2 前，根据对 r 板放置前后引起驻波节点位置变化的方法，测得相对 变化值，进而测得媒质 r 的值。首先固定 P ri，移动 P 2 使 P r3 出现零指示，此 时 P r2 的位置在 L 3 处，由于 r 板的引入使得 巳指示不再为零。
我们把喇叭辐射的电磁波近似地看作平面波。设接收喇叭处的平面波表 达式为 E r2 E or2 e j Z
由于 F >2 处存在厚为 的 r 媒质板（非磁性材料的媒质 r 1）使 P r3 处的 曰，巴 2 之间具有相位差（因 「 板为无损耗，可认为 E rl 与 E r2 幅度近似相等）。
这里相当于板不存在时，相应距离所引起的相位滞后，因此得到时媒质板内
总的相位滞后值为 “ 0 2.1(2 2--1 1)为了再次使实现相干波零指示接收，必须把连同板向前推进，造成一个相位 增量，其值是(2--2 2)从而补偿了板的相位滞后，使整理上述式子得 2 r 1 1
—
(2 2--3 3)(2 2--4 4)(2--5 5)(2--6 6)根据测得的值，还可以确定该媒质与空气分界面上的反射系数和折射系数 T T。当平面波垂直投射到空气与媒质分界面时，利用边界条件得 R R，R o(2--7 7)(2--8 8)当平面电磁波由媒质向自由空间垂直投射时，相应的反射系数和折射系数为(2--9 9)0 0 r 1 r 1 R o(2--10)由表达式可看出，当测出的值时，也可确定相应材料的的值。
三、实验步骤 (1)整体机械调整，并测出 r 板的平均厚度(2)根据图安装反射板、透射板，固定 Pn 移动 P r2、使 P r3 表头指示为零, 记下 P r3处 L L 的位置。
(3)
将具有厚度为待测 r 介质板放在 P P 2，必须紧贴 r，同时注意在放 进板 r 之后，P 2仍处于波节点 L L 的位置。此时指示 P r3 不再为零。
(4)
将 P P r2 和 r 共同移动，使 P P r2 由 L L 移到 L”处时 巳再次零指示，得到 L L L “。
(5)
计算 r、、，V V、R R、T 的值。
四、实验数据 板的厚度(cm)0.6.00 0.578 0.578 0.588平均值(cm)0.586
L0 L1 L2 L（无 r）
（cm）
26.458 43.039 58.692 L（有 r）（cm）
22.988 38.515 54.532 L |L” L（CM）
3.470 4.524 4.160 L平均值(cm)4.051 r 1 / 2
2.535 3.140 2.924 r平均值(rad/m)2.866
五、数据处理、误差分析 (1)由上次试验 o
31.966mm , 0
0.1966 Xr(mm)20.077 18.039 18.694 的平均值（mm）
18.937 r o 寸 r(rad/m)313.020 348.376 336.180 r 的平均值（rad/m）
332.525 冷(m/s)1.884 10 8
1.693 10 8
1.754 10 8
V 的平均值（m/s）
1.777 10 8
R1少厂-0.228-0.279-0.262 R 的平均值-0.256 T久 0.772 0.721 0.738 T 的平均值 0.744
（2 2）误差分析：实验存在一定的误差，原因分析：
1.实验中实验台一起摆放可能达不到严格的标准要求； 2.游标卡尺读数存在误差； 3.仪器精度没有达到要求； 介质的相对介电常数的测量误差：
1.介质板的厚度不均，导致测出了 d d 有误差。造成实验的误差。
2.电表的灵敏度造成实验误差。
3.两个喇叭口不水平4.读数时存在读数误差 六、思考题 本实验内容用 卩 r=1,测试均匀无损耗媒质值。可否测卩 r r 工 1 1 的磁介质？试说明 原因。
答：本实验的方法不可以。因为本实验的所有推导公式均假设卩 r r= 1 1,才能满足 非磁性介质材料，因此不可。若卩 「 工 1 1,会影响电磁场的原有分布，则需要确
定卩 r r =y / /卩 0 0,方法更为复杂，无法测得正确的结果 七、心得体会 本次实验我学习研究了测量均匀无损耗媒质参量的基本方法，更进一步 巩固了理论课学习的知识。并且学到了利用间接法测量均匀无损耗媒质参量 的方法，加深了对此的认识和理解，熟悉了均匀无损耗媒质分界面对电磁波 的反射和折射的特性。
由于这次实验是建立在前一次的基础上，而第一次实验误差比较小，为 这次实验打下了很好的基础，熟悉了游标卡尺的使用，总体来说依然比较简 单，唯一需要注意的地方就是测量厚度的时候，把介质板夹在装置上的时候, 要注意四周夹紧，不要出现缝隙，否则会出现较大的误差。
实验三 电磁波反射、折射的研究 实验目的(1)研究电磁波在良好导体表面的反射。
(2)研究电磁波在良好介质表面的反射和折射。
(3)研究电磁波发生全反射和全折射的条件。
实验原理 1、电磁波斜入射到两种不同媒质分界面上的反射和折射 均匀平面波斜入射到两种不同媒质的分界面上发生反射和折射，以平行 极化波为例：
：
⑴ 反射定律 ：匸=匕.(3 3--1 1)2、平行极化波入射到两种媒质分界面上发生全折射(无反射)的条件⑵折射定律 :曲 Z 厂亠卞 心③(3--2 2)
平行极化波在两种媒质分界面上的反射系数!--1“ j ■ ■ J r.t ■ 一分别为:
平行极化波斜入射时发生全反射，即、=0 ,由上式应有
可 以 解 出 全 折 射 时(3--6 6)二称为布儒斯特角，它表示在 TH —
|--■全折射时的入射角平行极化波斜入射到厚度为 d d 的介质板上，如下图所示：
当— ♦ 时，入射波在第一个界面上发生全折射，折射波入射在第二个 界面上，仍然满足条件发生全折射，在介质板后面就可以接收到全部的 入射信号。1、垂直极化波不可能产生全折射（无反射）
垂直极化波入射到两种媒质的分界面上，反射系数 I I--..和!”分别为：
(3--7 7)(3--8 8)对于一般媒质-：，^
阴，可以证明，垂直极化波无论是从光疏媒 质射入光密媒质，(3--3 3)(3--4 4)(3--5 5)
射波电场..1--L L
•。然后把玻璃板放在转台上，使
还是从光密媒质射入光疏媒质，总有：
cos 9 丰
所以不可能发生全折射。
沿任意方向极化的平面电磁波，以化一 入射到两种媒质的分界面上时 反射波中只有垂直极化波分量，利用这种方法可以产生垂直极化波。4、电磁波入射到良导体表面的反射 对于良导体，所以匠 f f ：
< 〔丁 ■-
所以：在良导体表面上斜投射的电磁波，其反射场等于入射场，反射角 等于入射角。
三、实验步骤 (1)调试实验装置：首先使两个喇叭天线互相对正，他们的轴线应在一条 直线上。具体方法如下：旋转工作平台使丁刻线与固定臂上的指针对 正，再转动活动臂使活动臂上的指针对正工作平台上的-汇：刻线，然 后锁定活动臂。打开固态信号源上的开关，连接在接收喇叭天线上的 微安表将有指示，分别调整发射喇叭天线和接收喇叭天线的方向，使 微安表的指示最大，这时发射天线与接收天线互相对正。
(2)测试电磁波入射到良导体表面的反射特性 首先不加反射板，使发射天线与接收天线互相对正，调整固态信号源，测出入射波电场(可使微安表指示 0 80 亠〔)。然后把良导体反射板放在 转台上，使导体板平面对准转台上的 T °刻线，这时转台上的丁刻线 与导体板的法线方向一致。改变入射角陶，测在反射角寫=广；时的反 射波场强二…(仍用微安表指示的电流表示)，最后可把接收天线转到 导体板后(.：„「刻线处)，观察有无折射波。
(3)平行极化波斜入射到介质板上的全折射实验
把发射天线和接收天线都转到平行极化波工作状态。首先，测量入 玻璃板平面对准转台上的 0 90 度刻线。转动转台改变入射角，使“忌.-同时得到斜投射时，反射波场强为零的入射角，这时 &.-，把测量数 据填入表中。
把发射天线和接收天线都转到垂直极化波工作状态，重复上述实验，观察有无全折射现象。
把发射天线喇叭转到任意方向，使入射角 厲一曾，在反射波方向分 别测量水平极化波和垂直极化波，记录实验结果，把测量的数据填入表 中。
四、实验数据 （1）
电磁波入射到良导体表面的反射特性数据 入射场 E E ai
80|iA 入射角禹 30® 40° 50^ 60° 反射角 Oi”
40* 50& &
60& &
反射场 E E □/ 80 79 90 94
（2）
A、平行极化波的全折射现象 全折射现象 3 P
入射场 E 01
反射场 En/ 折射场民 a 测量值 计算值 80 0 94 65° 63.4 th
B、发射天线喇叭在任意方向（如 二亠）
位置 入射场 E C1
入射场% 1 反射场岳厂 反射场焉』
（水平）
（垂直）
冰平）
（垂直）
顺时针旋转 45th
0 28
由垂直极化波的反射系数 1 使分母为 0 0，则:
五、数据处理、误差分析 由数据（1 1）可以看出：良导体表面上投射的电磁波满足反射定律 _ : 在一定范围内，反射场基本上等于入射场。
由（2 2）中 A A、发射天线和接收天线都在平行极化波工作状态 可以看出：平行极化波以..入射到两种媒质分界面上，会发 生全折射，无反射场。
B B、发射天线喇叭在任意方向（如■ “）
可以看出：沿任意方向极化的平面电磁波入射到两种媒质的分界 面上时，反射波只有垂直极化波分量，无水平极化波分量，利用 这种方法可以产生垂直极化波。
误差分析：
1„发射喇叭和接收喇叭无法严格控制一条轴线上，存在一定的角度偏移。
2.读数的误差：如微安表和分度盘读数。
3.周围环境因素会影响到本次实验结果的精度，如微小的震动以及光线的干扰都 会引起实验的误差，影响精度。
六、思考题 在介质板表面，斜投射垂直极化波时能否发生全折射（即无反射），为什么? :不能发生全折射。
COS R R l 2 i「 Sin
R N
COS ♦ iin nir cos — sin ■1
所以只有当& 2 2 时才成立，所以不可以 综上：垂直极化波不能发生全折射。
七、心得体会 本次实验我研究了电磁波在良好导体表面的反射，掌握了电磁波发生全 反射和全折射的条件，进一步的巩固了理论知识的记忆和理解。本次实验进 一步的巩固了实验仪器的操作方法。
总体来说，作为第一次有机会做电磁场与电磁波的实验的我们来说我们 很幸运，意味着我们可以更好结合实际学习理论知识，学的更轻松，更快，接受的也更快。虽然只有一个下午，大家都很珍惜这次机会。我也不例外。
去实验室看到实验仪器，和想象的有点不一样。构造比较简单。实验也比较 简单。在老师讲解过后就开始了这次的实验。
实验原理清晰，实验步骤明确, 实验中没有出现大问题。很快就得到了实验数据。之后就是数据分析了，过 程很简单，结果也很明显。电磁场与电磁波是通信专业的重点课程之一，本 次试验设计的仪器精度系数比较高，而且仪器之间电磁波干扰不可避免，所 以造成此次试验误差偏大，但通过这次实验我们通过实验的方法验证了一 系列公式定理，将书本上偏理论的东西。
第二篇：电磁场与电磁波学习心得
电磁场与电磁波学习心得
在开始学习“电磁场与电磁波”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。
当接触了“电磁场与电磁波”并开始学习的时候这种所谓的惧怕感还是依旧存在。每当读到某个科学家经过了反复的实验从而发现了一个著名的定理或是公式的时候我都非常向往，无疑这些名人事迹提高了我的学习兴趣。但是每当看到一个个繁杂的公式与难于理解的论证的时候，这都让我感到这门课程的难度之高。然而每当专心下来仔细思考，一点一点的从基础公式去推演论证的时候，我又能感受到其在科学与生活方面的独特魅力。
纵观电磁波发展史，人们很早就接触到电和磁的现象，并知道磁棒有南北两极。在18世纪，发现电荷有两种：正电荷和负电荷。不论是电荷还是磁极都是同性相斥，异性相吸，作用力的方向在电荷之间或磁极之间的连接线上，力的大小和它们之间的距离的平方成反比。但长期以来，人们只是发现了电和磁的现象，并没有发现电和磁之间的联系。后来奥斯特、安培、法拉第等人的研究又使人类又电磁波的认识进步了一个阶梯，19世纪中叶伟大的理论物理学家麦克斯韦总结了前人关于电磁学的研究成果，建立了完整的电磁场理论。这使得人们对电磁波的有了相对成熟的认识。
可以说电磁场理论是工科电类专业的一门重要的技术基础课。它在物理电磁学的基础上，进一步研究了宏观电磁现象的基本规律和分析方法，是深入理解和分析工程实际中电磁问题所必须掌握的基本知识。它的地位我觉得就像英语中的语法，用来分析句子和文章的成分结构，没有它我们只能死记硬背一些公式与结论，而利用了电磁理论就能很容易的分析一些实质性的问题从而有更加深刻的体会。很多实际工程问题只有通过电磁场才能揭示其本质。对电磁场的学习使我认识很多物理现象的本质。电磁场由相互依存的电磁和磁场的总和构成的一种物理场。电场随时间变化时产生磁场，磁场随时间变化时又产生电场，两者互为因果，形成电磁场。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。
相信每一门学科都是经过反复学习与实践才能理解它的内涵的，所以这次对“电磁场与电磁波”的学习将为我打开一扇新的大门，为进一步去学习它与其相关的知识打下坚实的基础。
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：电磁场与电磁波感想
电磁场与电磁波
姓名学号
赵倬毅 080260310 电磁场理论的应用
经过过一学期的学习，我们知道电磁场理论是工科电类专业的一门重要的技术基础课。它在物理电磁学的基础上，进一步研究了宏观电磁现象的基本规律和分析方法，是深入理解和分析工程实际中电磁问题所必须掌握的基本知识，很多实际工程问题只有通过电磁场才能揭示其本质。下面举例说明电磁场理论在实际工程问题中的应用。
1、电容式传感器
电容量和极板面积、极板间的距离，以及极板间所充的介质有关，改变其中任何一项，就可以改变电容量。利用这个特性，可以构成“电容式传感器”，它可以把物理量的变化转化为电容两的变化。如果把这个电容器接在桥式电路中或是一个振荡电路中，就可以把电容的变化，转化成电量的变化。经过放大处理，可以实现对于原物理量的检测或控制。图 1a、1b 分别为改变面积和介质的电容传感器原理图
1a(改变面积）1b（改变介质）
图 1 电容式传感器的原理图
由图 1a 得
利用这个传感器，可以用来测量物体得位移。故
在实际应用中，为了提高传感器的灵敏度，常常做成差动式传感器。例如图2 所示，为一变面积的差动式电容传感器，其中间为一动片，上下两个园筒是定片，当动片上升时，1 C 增大2 C 减小，当动片下降时则相反，所以动片位置的变化转化成1 C、2 C 的变化。若将其放于桥路中，就可以将电容的变化变换成电压的变化。
图 2 差动式电容式传感器的原理图
电容式传感器常常用于测量零件的尺寸、物位、位移的变化等等。
2、静电技术应用
任何事物都有两重性，给人们带来许多麻烦的静电能也能变害为利，它在静电分选、静电除尘、静电分离、静电植绒、静电纺纱、静电喷漆、静电复印等等方面大显身手。静电分选:是利用各种塑料不同的静电性能来进行分选的方法。利用静电进行分选，对于多种混杂在一起的废旧塑料需通过多次分选。静电分选法特别适用于带极性的聚氯乙烯，分离纯度可达99%。物料经馈料系统均匀散布在接地转动电极光滑表面上，荷电的物料与接地转辊电极交换，两种不同静电性能不同的物料有差异。然后荷电的物料进入分选区，在静电力、重力、离心力等的合力下落。完成两种不同电性物料的分离。
静电复印：现在静电复印得到广泛使用。静电复印机的中心部件是一个可以
旋转的接地的铝质圆柱体，表面镀一层半导体硒，叫做硒鼓。半导体硒有特殊的 光电性质：没有光照射时是很好的绝缘体，能保持电荷；受到光的照射立即变成 导体，将所带的电荷导走。复印每一页材料都要经过充电、曝光、显影、转印等 几个步骤，这几个步骤是在硒鼓转动一周的过程中依次完成的。充电:由电源使 硒鼓表面带正电荷。曝光:利用光学系统将原稿上的字迹的像成在硒鼓上。硒鼓 上字迹的像，是没有光照射的地方，保持着正电荷。其他地方受到了光线的照射，正电荷被导走。这样，在硒鼓上留下了字迹的“静电潜像”。这个像我们看不到，所以称为潜像。显影:带负电的墨粉被带正电的“静电潜像”吸引，并吸附在“静电 潜像”上，显出墨粉组成的字迹。转印:带正电的转印电极使输纸机构送来的白纸 带正电。带正电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸到白 纸上。此后，吸附了墨粉的纸送入定影区，墨粉在高温下熔化，浸入纸中，形成 牢固的字迹。硒鼓则经过清除表面残留的墨粉和电荷，准备复印下一页材料。静电除尘，具有效率高的优点，现在很多空气净化器就是用静电能吸除空气 中的很小的尘埃，使空气净化，静电在环境保护中能发挥重要作用。以煤作燃料 的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重地污 染环境．利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉．除尘器由金属管A 和悬在管中 的金属丝B 组成，A 接到高压电源的正极，B 接到高压电源的负极，它们之间有很强的电场，而且距B 越近，场强越大．B 附近的空气分子被强电场电离，成为电子和正离子．正离子被吸到B 上，得到电子，又成为分子．电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A 上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中．静电除尘用于粉尘较多的各种场所，除去有害的微粒，或者回收物资，如回收水泥粉尘。
3.恒定电场应用举例
当一定值电流流经被检金属试件时，试件两端的电位差应服从欧姆定律：
U=IR，由于电流I 为恒定值，故电位差U 仅取决于试件的电阻R。电阻R 是受 材料中许多因素影响的，例如试件的几何形状、尺度、试件自身的材质、试件是 否有缺陷存在、缺陷的尺度、方向等。利用电位差与上述因素之间的对应关系可 以实现对试件几何尺寸的测量；可以用于材质检验；缺陷检测及对裂纹深度的测 量等等。
裂纹深度测量原理：当电流从被检工件的检验部位通过时，将形成一定的电流、电位场。如工件表面存在裂纹，随着裂纹的形位、尺度的不同，它对电流电位场的影响也不同。利用测量电位分布的方法来判断金属材料中裂纹的状况，是电位法测量裂纹深度的依据。图3 所示是将四个电流电极（或称电流探针）分别直线排列放置在工件的无裂纹部位（a）和有裂纹部位（b）时的电流、电位场。一个恒定的电流通过电流探针A 和B 在工件中产生电流场和一个与材料的组成和结构特性有关的电位分布，通过另一对电极c 和d 可以检测某两点间的电位差，并在电压表上显示。假定与材料有关的影响因素和几何尺寸均相同，以相同的电 流分别在无裂纹和有裂纹的试样上测试，显然在测量极c 和d 之间无裂纹试样的 电位差与有裂纹试样的电位差之间的差异是由裂纹引起的。如果保持试验电流、被检工件材质、厚度不变，而只有裂纹深度变化时，则该电位差是一个裂纹深度 的函数，通过标定可将电测系统取得的电位差信号转化成裂纹尺寸，从而实现裂 纹深度的测量。
图 3 电流电位场
第五篇：电磁场与电磁波学习心得
电磁场与电磁波学习心得
12级通信班，王小莉（1201120148）
《电磁场与电磁波》作为通信工程专业的一门骨干学科，其重要性不言而喻，但该课程体系严谨，公式繁多，推导复杂，概念抽象。在学习时因难以理解而倍感困难。并且需要一定的物理及高数基础，不然学起来就更像学天书。
在现代电子技术中，不论是通讯、广播、电视、导航、雷达、定位、遥感、测控、以及电子对抗系统，还是家用电器、工业自动化、地质勘探、电力设施、交通运输、医疗卫生等领域，都直接或间接地涉及到电磁场与电磁波的有关内容。本课程的最大特点就是数学推导与分析较多，理论性较强，内容抽象，涉及了大量繁琐的计算和证明，对数学基础有较高的要求。课程中虽然涉及了部分中学阶段的电磁学知识，但在此基础上又有延伸和拓展，并以一种全新的方式呈现在我们面前（微分或积分形式）。但也仅仅是从其数学意义的角度上进行的，其间并未过多涉及其具体的工程应问题，使得在学习时依旧存在着一些理解上的障碍。同时，电磁场与电磁波存在于四维空间当中。对于习惯了三维空间的我们来说，引入既抽象又难理解的四维空间，无疑又给我们的学习带来了更大的困难。此外，书中还汇聚了多达数十位科学家的毕生研究成果,如麦克斯韦方程组，法拉第电磁感应定律，安培定律，达朗贝尔方程，海姆霍夫定理，坡印廷定律等，不胜枚举。更值得一提的是：这些知识的年代跨度可达数百年。由此，课程的特点也就更加显而易见：即难学、难懂。
电磁场与电磁波课程体系严谨，公式繁多，推导复杂，概念抽象，难以理解。因此我在学习之前树立了一个正确的学习态度，即使难学难懂，还要根据本课程的特点有针对性的采取一些科学的学习方法对这门课各个击破。
此外书中还频繁涉及到高等数学和线性代数的内容，比如旋度的计算就涉及到了线性代数中行列式的计算，散度和梯度的计算又涉及到了高等数学中的有关知识。本课程有大量的电磁学公式，而课本中针对这些公式的大量繁杂的数学推导和证明又常常使我们无所适从，一头雾水。在解决实际问题的时候，根本无法抓住问题的本质所在，依旧会无从下手。
在以往其他专业课的学习中，总是对计算能力有着较高的要求，结果则往往是在考试时仅仅套了套公式，按了按计算器而已。虽然成绩较高，但是收获却不大。然而在电磁场与电磁波这门课程当中，真正应该强调的是对概念的理解，而并非计算和推导。对概念不仅要知其然，还要知其所以然，这样在实践中才能真正应用所学知识来解决问题。纵然在实际工程应用中会伴随着大量复杂的、且有一定精度要求的计算，但这些计算完全可以交给功能强大且效率极高的电子计算机来完成。在追求效率和速度的今天，在某些工程应用中使用手工计算明显不合时宜，因此不必拘泥于计算的问题。此外，过于繁杂的计算反而会掩盖概念的本质。对于计算，我们认为应该充分利用好现代计算工具，如各种数值计算软件和专业的电磁场与电磁波分析软件，熟练掌握它们的使用方法，培养现代工程实践能力才是正确的方向。
电磁场与电磁波课程中有许多内容比较抽象，比如：电磁波的极化现象，时谐电磁场，电磁波在空间的传播等内容。若只是研究课本上的理论，不仅十分枯燥而且不易理解掌握。此时应该遵循由感性到理性的认识规律，合理运用的电子课件，把抽象的内容形象化，具体化。
在《电磁场与电磁波》的学习过程中，必须学会一点点化解，比如学习电场时，先从点电荷开始，到线电荷，再到面电荷，最终到体电荷。从它所产生的电场类型开始，由静电场到时变电场，即Maxwell方程组中的第二，第四方程。从它所产生的磁场类型开始，由恒定磁场到时变磁场，即Maxwell方程组中的第一，第三方程。在有关电流的部分，同样可以以点带线，以线带面地来研究点电荷，线电流，面电流以及相应的电流密度等各种特性。而后又可以采用归纳法，从Maxwell方程组出发来反思静态场，把静态场归结为时变场的一种特殊情况。
该课程学习难度较大，公式概念不易理解，知识体系难以把握。但这并不意味着就没有办法取得理想的学习效果。我相信，只要结合自身实际，采用科学的，行之有效的学习方法，仍旧可以取得理想的效果。最后还应该特别值得注意的是：就算是遇到难点，也千万不能放弃，要多和别人交流，多问问题，最后依然会成功地理解这本书的。
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