电磁场选题.docx

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电磁场选题

静电场部分

1、静电发电机的简单研究与设计

静电发电机又称为范德格拉夫发电机。

它是由一个空心绝缘圆柱支撑的空心球状导体组成，如图。

其中的皮带绕过两个滑轮。

下面的滑轮有电动机驱动，上面的滑轮是被动轮。

一根具有很高正电位的杆上装有许多尖端，尖端附近的空气被电离。

正离子受到尖端排斥，其中的一些离子依附于皮带表面。

相似的过程发生在空心球状导体的金属刷上。

当电荷聚集时，空心球状导体的电位升高。

范德格拉夫发电机可产生几百万伏地高压。

主要用于高电压试验、研究和医疗设备上,如粒子加速器，X光治疗仪，工业射线探伤等。

（1）静电发电机的发电原理？

（2）对静电发电机进行改造设计

2、静电火箭的简单研究

电火箭发动机按工质加速方式可分为三种类型：

电热火箭发动机、静电火箭发动机和电磁火箭发动机。

静电火箭发动机　这种发动机的工质（如汞、铯、氢等）从贮箱经过电离室电离成离子，在引出电极的静电场力作用下加速形成射束。

为保持飞行器呈电中性，需发射一束电子流与正离子电中和。

离子射束与中和器发射的电子耦合形成中性的高速束流，喷射而产生推力。

（1）静电火箭的工作原理

（2）与传统火箭相比较，有哪些优缺点？

3、静电的危害与防护

静电场是人类最早认识的一种场。

静电，是一种处于静止状态的电荷。

在公元前六世纪，人类就发现琥珀摩擦后，能够吸引轻小物体的“静电现象”。

在干燥和多风的秋天，在日常生活中，人们常常会碰到这种现象：

晚上脱衣服睡觉时，黑暗中常听到噼啪的声响，而且伴有蓝光，见面握手时，手指刚一接触到对方，会突然感到指尖针刺般刺痛，令人大惊失色；早上起来梳头时，头发会经常“飘”起来，越理越乱，拉门把手、开水龙头时都会“触电”，时常发出“啪、啪”的声响，这就是发生在人体的静电。

像塑胶袋与手之间的吸引、似乎是自发性的谷仓爆炸、在制造过程中电子元件的损毁、影印机的运作原理等等。

1967年7月29日，美国Forrestal航空母舰上发生严重事故，一家A4飞机上的导弹突然点火，造成了7200万美元的损失，并损伤了134人，调查结果是导弹屏蔽接头不合格，静电引起了点火。

（1）静电有哪些应用？

（2）生活中静电给我们带来哪些危害？

（3）静电的危害如何防护？

恒定电场

4、电阻率法勘探的原理与实现

电法勘探是以矿（岩）石间电磁及电化学性质的差异为基础，探测地下状况的工程技术，通常用以勘探天然气、煤田和石油地质构造，寻找金属与非金属矿产，进行城市环境、建筑基础、工程地址与地下管线铺设的勘察等。

电阻率法是最基本的勘探方法。

电阻率法勘探是基于地下三维空间中各种矿石、岩石不同的电阻率，通过观测和研究人工建立的地中稳定电流场的分布规律以达到找矿和解决其他地质问题目的一种方法。

（1）电阻率法勘测的原理以及相比其他方法优缺点？

（2）有哪些应用？

5、跨步电压

所谓跨步电压,就是指电气设备发生接地故障时,在接地电流入地点周围电位分布区行走的人,其两脚之间的电压。

电气设备碰壳或电力系统一相接地短路时，电流从接地极四散流出，在地面上形成不同的电位分布，人在走近短路地点时，两脚之间的电位差叫跨步电压。

当跨步电压达到40~50V时，将使人有触电危险，特别是跨步电压会使人摔倒进而加大人体的触电电压，甚至会使人发生触电死亡。

（1）对跨步电压的分析

（2）如何避免跨步电压的伤害？

恒定磁场

6、寻找不明下落的忆阻器

电路教科书中有三个基本无源元件：

电容器，电阻器，电感器。

1971年，美国伯克利加州大学的教授蔡少棠发表了一篇论文“忆阻器：

下落不明的电路元件”，指出电路中应该有第四个基本元件——“忆阻器”。

他在这篇论文中提供了忆阻器的原始理论构架，给出了忆阻器的很多有趣并且具有很大应用价值的特性，推测忆阻器具有天然的记忆能力。

比如，忆阻器的实现可使手机使用数周或更久而不需要充电，个人电脑开机后可以立即启动，笔记本电脑在电池耗尽之后仍记忆上次使用的信息等等。

（1）忆阻器概念

（2）忆阻器的理论推导

（3）忆阻器的特性以及应用

7、磁屏蔽的简单研究与设计

电子设备中，有些部件需要防止外界磁场的干扰。

为解决这种问题，就要用铁磁性材料制成一个罩子，把需防干扰的部件罩在里面，使它和外界磁场隔离，也可以把那些辐射干扰磁场的部件罩起来，使它不能干扰别的部件。

这种方法称为磁屏蔽。

静磁场是稳恒电流或永久磁体产生的磁场。

静磁屏蔽是利用高磁导率μ的铁磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁场。

它与静电屏蔽作用类似而又有不同。

（1）磁屏蔽的原理

（2）进行一个简单的（低频）磁屏蔽设计

（3）在高频与低频情况下，屏蔽方法是否不同，并对比

8、磁悬浮技术

磁悬浮，即电磁悬浮技术。

它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。

世界上有3种类型磁悬浮技术，即日本的超导电动磁悬浮、德国的常导电磁悬浮和中国的永磁悬浮。

磁悬浮列车利用“同性相斥，异性相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。

上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”（简称“常导型”）磁悬浮列车，时速430公里。

（1）磁悬浮的原理

（2）不同国家研制的磁悬浮列车的技术不同之处以及优缺点

电磁波

9、手机辐射研究

当使用移动电话进行呼叫时，移动电话会发射无线电波（也称为射频能量）。

这些无线电波可被距离最近的基站接收，一旦基站接收到移动电话传来的无线电波，就会将其传输到交换台，交换台根据当前呼叫的类型将呼叫转接到另一个基站或固定电话线网络，从而实现通话———这就是移动电话的工作原理。

当人们使用手机时，手机会向发射基站传送无线电波，而任何一种无线电波或多或少的被人体吸收，从而有可能对人体的健康带来影响，这些电波就被称为手机辐射。

  手机辐射效果图

（1）手机辐射的原理以及辐射标准

（2）手机辐射对人体的危害

（3）如何减少手机对人体的辐射伤害

10、加油站处为什么不能打手机

据介绍，加油站中的加油机、地下油罐出口、通气管以及泄油口附近的三米范围之内属于防爆区，如果在防爆区内打手机，会因以下原因引起爆炸：

手机按下开关的瞬间会产生轻微火花，一些旧款手机线路老化，使用过程中也有可能产生火花。

如果当时空气中积聚了相当浓度的可燃性气体，便会发生爆炸。

　　当加油时车辆周围的油气密度会骤增，汽油在空气中的浓度超过1.3%至6%，就会发生爆炸。

尤其是夏天，温度高，汽油挥发快，加油站内汽油的浓度较高，当其达到一定的浓度后，任何细小的火花或肉眼看不到的静电都会引起爆炸。

所以加油站里所有的电器物品都必须具备防火防爆功能，甚至包括电灯。

但目前市面所有出售的手机（包括CDMA型手机）都不具备防爆功能，因此在按键的瞬间会产生静电火花，容易发生爆炸。

（1）加油站处打手机具有隐患的原因？

（2）如何避免？

11、隐形战机如何隐形

隐形飞机的隐形并不是让人们的肉眼都看不到，它的目的是让雷达无法侦察到飞机的存在。

隐形飞机在现阶段能够尽量减少或者消除雷达接收到的有用。

隐形战斗机是通过机身涂上一层高效吸收电波的物质，造成雷达无法追踪的效果，而还有一种要比涂上一层高效吸收电波的物质还要好的隐形办法，等离子（还在研制），但是只靠涂吸收电波的物质也是达不到很好的效果的，还要在飞机的气动布局上做修改，要时飞机的平面反射面积尽量的小，同时还要对发动机的红外辐射做简化处理，隐形飞机要从很多方面下手才能达到隐形的效果。

（1）隐形战机隐形的方法以及原理

（2）隐形战机表面涂层材料选择和形状对隐形效果的影响？

12、特斯拉线圈

特斯拉线圈是一种使用共振原理运作的变压器（共振变压器），由美籍塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉在1891年发明，主要用来生产超高电压但低电流、高频率的交流电力。

它是一个人工闪电制造器。

特斯拉线圈由两组（有时用三组）耦合的共振电路组成。

特斯拉线圈难以界定，尼古拉·特斯拉试行了大量的各种线圈的配置。

特斯拉利用这些线圈进行创新实验，如电气照明，荧光光谱，X射线，高频率的交流电流现象，电疗和无线电力，以便进行电力传输。

（1）特斯拉线圈的工作原理以及结构

（2）特斯拉线圈的特性以及前景