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1.电磁学应用

第五,安全系数高。它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊,将路轨紧紧搂住,绝对不可能出 轨。列车运行的动力来自固定在路轨两则的电磁流,同一区域内的电磁流强度相同,不可能出 现几辆列车速度不同或相向而动的现象,从而排除了列车追尾或相撞的可能。列车的整个安全
系统可以相互检测,自动替补,这在其它交通工具是不具备的,因而它是一种高安全度的交通
一个最简单的电磁炮设计如下:用两根导体制成轨道,中 间放置炮弹,使电流可以通过三者建立回路。把这个装置 放在磁场中,并给炮弹通电,炮弹就会加速向前飞出。
2010年,美国研发的强力武器电磁轨道炮在试射中, 将电磁炮以音速5倍的极速,击向200公里外目标, 射程为海军常规武器的10倍,且破坏力惊人。美军目 标在8年内进行海上实测,并于2025年前正式配备于 军舰上。 两次试射所生成的能量,分别达33兆和32兆焦耳.1 兆焦耳能量相当于1吨重汽车以时速160公里行驶, 电磁炮威力可想而知。
第三,爬坡能力强,铁路坡度可达(即每1000m铁路可以升高或降低 100m),可降低工
程造价。 第四,它在运行时不与轨道发生摩擦,爬坡能力强,转弯半径小,所以发出的噪音很低,(只有 当速度达到200km/h以上时,才会产生与空气摩擦的轻微噪音)。它的磁场强度很低,和地球
磁场相当,远低于家用电器。因此,人们普遍认为磁浮列车是21世纪最理想的地面交通工具。
是指在自由空间 (包括空气和真 空)传播的电磁 波.
家庭常用电器电磁辐射检测数据参考表(mG:毫高斯) 电器 咖啡炉 传真机 电熨斗 录像机 VCD 电磁辐射量 1mG 2mG 3mG 6mG 10mG 电器 音响 电冰箱 空调 电视机 洗衣机 电磁辐射量 20mG 20mG 20mG 20mG 30mG 电器 电饭锅 复印机 吹风机 手机 电脑 电磁辐射量 40mG 40mG 70mG 100mG 100mG 电器 电须刀 电热毯 吸尘器 无绳电话 微波炉 电磁辐射量 100mG 100mG 200mG 200mG 200mG
电磁学在医学上的应用
3.脑磁图、心磁图
在许多生命活动中都包含有电子和离子的运动。这些带电粒 子的运动形成电流,而电流就会产生磁场,这就是生物磁场。 特别要注意的是,由于心磁场等人体磁场远远低于地球磁场, 因此需要极灵敏的测量微弱磁场的磁强计,还需要能屏蔽地 磁场影响而建立起可以容纳人的大型磁屏蔽室。 大量的实验表明,比起人体电图来,人体磁图具有较多的优 点。磁图测量的分辨率也高于电图测量。 因此,脑磁图、心磁图在医学诊断上更为准确有效,但由于 技术和价格等原因在临床诊断上尚未得到广泛应用。
本课程主要内容:
电磁学应用 材料电磁过程分类 电磁学基本理论 电磁凝固 铝合金电磁铸造 镁合金电磁铸造 电磁净化技术 磁场作用下的再结晶和界面扩散 电场热处理
电磁学的应用
电磁炉 微波炉 磁悬浮列车
手机 电视 蓝牙
电磁炮
生活
通信
军事
医疗、农业、材料加工……
电磁炉
生命与电磁学
地球的电磁场 由于地球周围物质的电离和碰撞作用,导致大量电子进入 地球,使地球变成一个大的带电体。假定,地球近似是一 个大导体,则其表面的负电荷密度约为1Mc/km2,地球 表面的电场强度为120V/m,其方向是指向地心的。地球 表面携带负电荷,地球是自西向东转的,那么地球所带的 负电荷在自转的时候可以等效看作是绕自转轴的环流了, 这样的环流产生的磁场就是我们的地磁场。它的南北极和 我们的地理南北极相反。地球磁场的95%是来源于这样的 环流的。根据测定,地磁场等效于一个位于地球中心,大 小约为8×1025G· cm3(1G=10-4T)的磁偶极子。不过, 这个等效的磁偶极子的方向和地球自转轴不完全重合,它 们之间的夹角约为11°,地球表面的磁感应强度在一般情 况下是从0.3G(赤道水平方向)到0.7G(两极垂直方 向)。
电磁学在医学上的应用
随着社会的发展,生活水平的提高,人们对医疗 的要求不断地提高。电磁学作为物理学当中较为成熟 的一门学科对医学更是有着巨大贡献。 电磁学的每一新的发现或是技术发展到每一个新 的阶段,都为医学研究和医疗实践提供更先进,更方 便和更精密的仪器和方法。可以说,在现代的医学研 究和医疗单位中都离不开电磁学方法和设备。
生命与电磁学
根据电磁学知识,可以知道:活的机体或生物标本处于磁场中时, 可能会发生如下的一些物理作用:(1)运动导体中产生电动势; (2)有洛仑磁力作用于运动电荷;(3)有力或力矩作用于永磁偶 极子和抗磁或顺磁颗粒。 此外,磁场还能引起三种化学或生物现象:(1)降低生化反映速 率,减弱高分子转动扩散;(2)使和化学反应效率有关的键角变 化;(3)使DNA和RDA中质子隧道效应发生变化。 总的说来呢,磁场和生命体的耦合有两个渠道:直接耦合和间接耦 合。磁直接耦合只有在体内含有永磁物质时,比如说的鸽子等,这 种强度的相互作用才有意义。因为通过磁极化后再发生的相互作用, 其作用力将以数量级递减。但是,当电磁场对各类生命体赖以生存 的水环境进行处理后,能使水的理化特性发生变化,而这一变化则 会间接影响生命体。
材料电磁过程
EPM,全称:the electromagnetic processing of materials,中文名为:材料电磁过程(材料电磁工艺),是新 兴起的一门交叉学科。 材料电磁过程(electromagnetic processing of materials, 简称EPM)是指将磁流体力学(Magnetohydrodynamics, 简称MHD)与材料加工技术结合起来,将电磁场应用于材料 制备和加工过程,从而实现对材料工艺过程的控制及材料组 织和性能的改善。目前已形成许多学科交叉、工艺手段繁多 及应用广泛的研究领域。 该学科以电磁流体力学,材料学,凝固理论,传热传质以及 电磁学等为基础,主要研究在电磁场作用下新材料的开发以 及凝固机理,熔融金属流动等。具体应用有电磁搅拌,电磁 悬浮,电磁净化等,具有广泛的应用前景。
电磁学在医学上的应用
4.磁性X射线造影剂
由于原有X射线造影剂(钡餐)效果不够理想,人们研 制了磁性X射线造影剂,现在已用于临床诊断。 这是一种具有磁性的流动液体,对X射线具有较好吸 收率,通过改变外部磁场,它几乎可到达身体内的任 何待查部位,而且不会在体内凝固。
电磁学在医学上的应用
5.电子显微镜
核磁共振断层扫描系统
电磁学在医学上的应用
2.心电图
人体某点的电位随着时间的变化是连续的,周期性的,心电图就是通 过测量某点的电位随时间的变化情况来确定心脏的健康状况。 心电图是利用心电图机从体表记录心脏每一心动周期所产生电活动变 化的曲线图形。 心肌细胞在静息状态时,膜外排列阳离子带正电荷,膜内排列同等比 例阴离子带负电荷,保持平衡的极化状态,不产生电位变化。 当细胞一端的细胞膜受到刺激,其通透性发生改变,使细胞内外正、 负离子的分布发生逆转,受刺激部位的细胞膜出现除极化,使该处细 胞膜外正电荷消失而其前面尚未除极的细胞膜外仍带正电荷,从而形 成一对电偶。 随后细胞内又逐渐恢复其负电位,这过程称为复极。由除极至复极, 膜内电位由负变正及又回至静息电位的一系列电位变化称为跨膜动作 电位。
生命与电磁学
在地球上的生物都受到地磁场的影响。 1972年,有报道称:在试验过程中,将捉到的欧洲知更鸟 放在大笼子里,发现它栖息时,有一种本能的选择,偏爱 栖息在笼子的北边;若设法使笼子内的磁场方向改变,则 知更鸟栖息的地方也随之改变;当笼子内的磁场方向与地 磁相反时,它栖息在南边。 磁场与声,电,光一样,在一定条件下,达到一定阀值时, 将会产生生物效应。老鼠在地磁屏蔽(即“零磁场”)的 环境中,寿命要缩短。 在强磁场作用下,番茄会提前结果,小麦会早熟,蚕会提 前作茧。
定义:电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器 具。 工作原理:使用时,加热线圈中通入交变电流,线圈周围 便产生一交变磁场,交变磁场的磁力线大部分通过金属锅 体,在锅底中产生大量涡流,从而产生烹饪所需的热。
微波炉
微波炉实际上就是一台微波发生器, 它产生的微波频率是 2450兆赫。 微波有一个习性,遇到像肉类、禽蛋、蔬菜这些饱含水分 的食物,微波会“留驻”下来,并且“拖住”食物中的水 分子和它一起以相同的频率振荡,引起分子与分子之间互 相摩擦,摩擦能够产生热量。
电磁炮的原理非常简单,19世纪,英国科学家法拉 第发现,位于磁场中的导线在通电时会受到一个力 的推动,同时,如果让导线在磁场中作切割磁力线 的运动,导线上也会产生电流。这就是著名的法拉 第电磁感应定律。 正是根据这一定律人们发明了现在广泛应用的发电 机和电动机,它也是电磁炮的基本原理,或者说, 电磁炮不过是一种比较特殊的电动机,因为它的转 子不是旋转的,而是作直线加速运动的炮弹。
磁悬浮列车
磁浮列车是目前世界上技术最先进并且己经进入实用阶段的新型列车,与普通高速列车相比具 有许多优越性:
第一,速度高,时速可达500km以上,预想在真空隧道中运行的磁浮列车时速可达1600km。
第二,能耗低。由于没有轮子、无磨擦等因素,它比目前最先进的高速火车省电30%。在 500km/h速度下,每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3~l/2,比汽车也少耗能30%。因无轮 轨接触,震动小,舒适性好,对车辆和路轨的维修费用也大大减少。
电磁学在医学上的应用
1.核磁共振断层成像
磁共振断层成像是—种多参数、多核种的成像技术。 目前主要是氢核( H)密度弛豫时间T的成像。其基本 原理是利用一定频率的电磁波向处于磁场中的人体照 射,人体中各种不同组织的氢核在电磁波作用下,会 发生核磁共振,吸收电磁波的能量,随后又发射电磁 波,MRI系统探测到这些来自人体中的氢核发射出来 电磁波信号之后,经计算机处理和图像重建,得到人 体的断层图像。
电磁学在医学上的应用
核磁共振成像应用的一个新发展是除了检测人体组织 的病变以外,还能检测人体的多种功能,称为功能性 核磁共振成像。 例如:人脑受到外部各种刺激 时,会引起血液成分、血液携 带氧量和血液流动速度等发生 变化,而血液中的血红蛋白在 带氧时为抗磁性,在脱氧时为 顺磁性,这就使核磁共振所称 的图像发生变化。
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