电磁感应辐射范文

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关键词： 无线充电；电磁感应；智能识别

Key words： wireless charging；Electromagnetic induction；intelligent identification

中图分类号：TN01 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）32-0034-02

0 引言

电子产业快速发展，各种各样的电子产品出现在市场上，随之而来的是越来越多的充电器。不用品牌的充电器不具备通用性，使得使用者携带及充电有很大的不便。无线充电技术可以较好地解决这个问题。

Qi是全球首个推动无线充电技术的标准化组织，它推出的无线充电标准具备便捷性和通用性。如果无线充电器满足此规范，那么所有满足此规范的手机产品都可以在这个充电器上充电。

1 无线充电技术的原理

目前无线电能传输技术主要包括三种：电磁感应方式、电波辐射方式和磁场共振方式。其中电磁感应方式[1]是以法拉第的电磁感应耦合定律为基础的，因磁通量变化产生感应电动势，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，区别在于实现的是非接触式的能量传输方式，此种方式对线圈的位置及线圈的工艺较敏感；电波辐射方式通过天线的发射和接收过程中的电磁波传输电能；磁场共振方式是以共振原理为基础，通过两个振幅相同的物体之间完成能量的传输。

比较三种无线电能传输技术，电磁感应方式支持的功率较大，但允许的距离较短；电波辐射方式适合较长距离的传输，但是允许的功率较小；电磁共振方式支持的功率和距离介于两者之间，但实现较难。综合考虑，电磁感应方式最适合于目前便携式设备的无线充电。

2 无线充电系统的电路

在无线充电过程中，整个流程主要分为两个部分：充电器端和接收端。

充电器端流程主要实现的是手机的检测、温度的检测以及功率的发射等。当有金属物接触到电器端时，充电器会检测所放置的金属物是否为需充电物体，如果是，充电器会收到特定信号，并开始对需充电物体进行充电，否则，不进行充电。在充电过程中，如果收到充电物体发送的节点信号，立即进行确认，然后每5秒检测充电物体是否离开。在充电过程中，如果检测到充电器温度过高，立即停止充电。

接收端流程主要包括指示灯控制、检测充电过程、停止充电控制等。如果接收端收到充电器发来的检测信号，及时作出回应，然后等待充电器开始充电。当接收端检测自身电池已经充满时，向充电器端发送节电信号以停止充电。

尤其注意的是，在充电过程中，如果充电器端检测到电压或电流异常、温度过高等，应立即停止充电，并且指示灯闪烁。如果充电正常停止，则指示灯不闪烁。

2.1 充电器端电路 整套充电器电路主要包含电源部分，存储器部分，控制电路部分以及线圈。

电源的主要功能是将交流电转换为直流电，并通过电路转换得到特定的电流和电压。存储器主要功能是存储充电过程中的各种状态和各种参数。控制电路是整个充电系统中最重要的部分，主要功能是线圈控制、功率控制以及模数转换等。线圈是核心器件，主要功能是将电能转换为磁能并通过空间进行传输。充电器的工作原理图如图1所示。

2.2 接收端电路 接收端的电路主要包含整流部分、控制电路部分以及线圈。控制电路是接收端的中心，包括通信单元、功率控制单元以及模数转换器等。接收端的线圈与充电器端的线圈功能相反，主要完成将接收到的磁能转换为电能。接收端的电路如图2所示。

3 总结

本文研究的无线充电技术采用电磁感应原理，旨在解决便携式设备需经常充电但又不方便充电的问题，同时能够保证无线充电过程中的安全性。但是无线充电技术的实现还具有一些问题，需要进一步研究。

参考文献：

[1]孟庆奎.手机无线充电技术的研究[D].北京：北京邮电大学，2012：27-38.

[2]陈新，张桂香.电磁感应无线充电的联合仿真研究[J].电子测量与仪器学报，2014：434-438.

[3]熊承龙，沈兵，赵宁.基于电磁感应的无线充电技术传输效率的仿真研究[J].电子器件，2014：131-133.

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引言

电磁感应雷击是感应雷击的一种表现形式。雷雨云放电时，在雷电流的周围空间里，还会产生强大的变化电磁场和电磁干扰。电磁干扰是任何可能引起设备或系统性能降低或对有生命及无生命物质产生损害作用的电磁现象。在实际工作中，我们发现，目前在电磁感应的防护方面存在一定的误区。本文就这方面的问题进行探讨。

1、存在的误区

1.1在屏蔽的作用和使用上的误区。

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，在实施过程中宜在建筑物和房间的外部设屏蔽，并以合适的路径敷设，屏蔽线路。目前人们对如何使用屏蔽来防护电磁感应这个问题的认识上存在误区，例如：屏蔽不接地；者屏蔽接地了，但只有一个接地点等等。

1.2在浪涌保护器设置上的误区。

浪涌保护器用于防止雷电过电压和瞬态过电压对直流电源系统和用电设备造成的损坏，浪涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过高电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。目前，在浪涌保护设置问题上，存在着盲目设置的误区。对于设置信息系统的建筑物，是否需要防雷击电磁脉冲，应在完成直接、间接损失评估和建设、维护投资预测后认真分析和综合考虑，做到安全、适用、经济。因为浪涌保护器较其他开关电器相对昂贵，要尽量减少开发商的经济负担，就不能不讲投资而盲目设置。在设计中要考虑现有的保护装置的有效利用，要与供电系统的型式、暴露程度，所有线缆的架设，设备自身的耐压水平，选用防雷装置的特性及其有机配合，以及装设后对设备的正常工作是否产生不允许的影响，雷击发生后的反应和自复能力等等复杂的因素进行综合考虑，当然，还应考虑投资与效益的关系。

1.3对电磁感应易发多发区段上认识模糊。

由于直击雷电流有极大幅值和陡度，在它周围的空间将有强大的、变化的电磁场，处在这电磁场中的导体会感应出较大的电动势。能够引起较大感应的就是直击雷电流，但是电磁感应的多发区是在直击雷电流运行的哪个方向上？人们对这个问题的看法目前还存在误区。

2、电磁感应雷击的形成及其防护

被雷电击中的装置的电位升高，产生电磁辐射干扰，伴随着急剧的电流、电压的瞬时变化。当雷云对地放电时，在雷击点主放电过程中，在雷击点附近的架空线路、电气设备或架空管道上，由于电磁感应产生电磁感应过电压。过电压幅值可达到几十万伏，当线路或网络附近发生了电磁场的变化时，如发生了直击雷，因电磁效应，在线路上就会产生感应电动势；如果存在回路，感应电动势就会在回路中形成电流。感应雷击有二种现象：一是带电云层由于静电感应，使地面某一范围带上异种电荷形成的，当直击雷发生以后,云层带电迅速消失,地面某些范围由于散流电阻大，以致出现局部雷击后产生的短时高压而形成的；二是由于直击雷放电过程中，强大的电磁脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应而形成的。

电磁感应的防护手段，主要包括屏蔽和设置浪涌保护器。不过，由于对电磁感应的认识上的不足或错误，导致在对屏蔽和浪涌保护器上的使用出现许多错误，出现防护效果不佳甚至失败。结合本人多年经验，下面就这几个方面作一些探讨。

3、关于屏蔽的作用及正确的使用方法

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量（涡流损耗）、反射能量（电磁波在屏蔽体上的界面反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波）的作用，所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。电磁屏蔽采用低电阻的金属材料，利用电磁场在屏蔽金属内部产生涡流起屏蔽作用的。一般所谓的屏蔽，多半是指电磁屏蔽。如果将屏蔽板接地，则同时也兼有静电屏蔽的作用。屏蔽无疑防护电磁感应的好方法，问题主要出在使用上。接地的一大前提，就是可将地球视作一个巨大的导体球，其电势永远为零。则任一导体接地后，由于电势差的关系，其表面的第三种电荷总是会流入大地，以达到内部的平衡。所以，当接地时，会有电荷流入大地，造成原本不带电的导体总体上反而带电了。在屏蔽的使用上存在三种错误。第一个错误是屏蔽不接地，这使屏蔽形同虚设；第二个错误是屏蔽接地了，但只有一个接地点，这同样对电磁感应的防护无意义；第三个错误是虽然屏蔽层上有两个以上的接地点，但接地方法和位置选择错误也导致屏蔽的作用大打折扣。正确使用屏蔽的方法是：在一段屏蔽层上，至少应选择两个点接地；而且屏蔽层的两个端点必须接地；而每一个接地都应遵从独立和就近接地的原则。

4、关于浪涌保护器的设置

浪涌指线路上电压的瞬时变得很大，如雷击、其他感应、谐波等，高电压进如用电器会发生击穿现象，所以在线路的输入端都会设置浪用吸收器来保护下游的用电器。浪涌保护器的工作原理，两个电极分别与L（或者N）和PE线相联，两个电极之间形成一个电气间隙。电网在不超过最大持续运行电压的情况下运行时，两个电极之间呈高阻状态。如果电网因雷击或者操作过电压使两个电极之间的电压超过点火电压时，间隙被击穿，通过弧光放电将过电压能量释放。

浪涌保护器也是可以用于防护电磁感应的，尽管其效果并不理想，至少，他没有正确设置的屏蔽体的防护效果好。问题主要出在设置上。在许多的地方，一条线路上只设置了一级浪涌保护，而一级浪涌保护，而一级流涌保护至少还需要一条用户终端才能与之构成一个感应电流的消耗回路。固而同样存在雷击设备的威胁。另外，浪涌保护器本身有自己的先天不足，如需要启动电压，反应需要时间等，再加上如果位置不当或感应区段距浪涌保护器距离太大，都加大了浪涌保护器失效的机会。正确的方法是准确判定感应区段，并在感应区段的首尾之间至少设置两级独立的浪涌保护器，且每级浪涌保护器也要各自独立地主近接地，这样才能起到一定的防护作用。

5、关于电磁感应的易发多发区段

这个问题其实是一个常识，只是未能引起人们的充分的重视。我们知道，能够引起较大感应的就是直击雷电流，而直击雷电流的运行主要就是在竖直方向上的，因而，从理论上讲，它只能在线路的竖直分布的区段上产生感应，而在水平分布的区段上感应为零。所以，在任何一条线路上，电磁感应的易发多发区段就是那些竖在分布的区段，而防护的重点，就是这个区段，在这个区段上，无论采用屏蔽，还是设置浪涌保护器都是可以实现有效防护的。而只要确定了这个重点区段，其实没有必要在全线路上大撒网，不仅可以节省成本，也能大大提高防护效果。

6、结束语

现代防雷技术是一系统工程，系统结构愈合理，相互之间的作用就越协调，才能使整个系统在总体上达到最佳的运行状态。电磁感应的防护，是防雷的一个重要方面。也是一个值得继续探讨的永恒的课题，只要多实践，一定会找到更好的防护方法。

参考文献

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只要是学过电气工程学的人，对于尼古拉·特斯拉这个名字应该不会陌生，这位美籍塞尔维亚裔科学家在1891年发明的特斯拉线圈通过电磁共振原理实现了人类最早的无线能量传输，并为随后一百多年的无线充电技术的发展奠定了理论基础。

目前无线电力传输领域已经出现了几种相对成熟的技术方案：其一是电磁感应式，这也是目前最为常见的无线电力传输方式，通过发射端和接收端的线圈相互感应产生电流，从而实现电力传输；其二是电磁共振式，这是一种目前正在研究中的无线电力传输方式，其原理是将能量发送和接收装置调整到相同的频率或者特定的频率上实现共振，从而在它们之间实现能量的彼此交换；其三是无线电波式，这也是一种技术相对成熟的无线电力传输方式，其原理与早期使用的矿石收音机相类似，即利用微型高效接收电路捕捉从障碍物反射回来的无线电波，然后将之转换为稳定的直流电压。

在以上几种无线电力传输技术方案中，基于电磁感应原理的无线充电技术产业化发展最为成熟。

电磁感应是Qi甩掉大尾巴的关键

无线充电器的工作原理利用的是法拉第电磁感应，当电流通过线圈之后便会产生出磁场，而产生的磁场又会形成电压，有了电压之后便会产生电流，有了电流便可以充电。无线充电器便是这样摆脱电线的束缚的。目前最为常见的无线充电解决方案主要是电磁感应，通过初级和次级线圈感应产生电流，从而将能量从传输段转移到接收端。

根据这一原理，无线充电使用的充电座和手机分别内置了线圈，使二者靠近便开始从充电座向手机供电。

为了提高充电的效率，需要两个线圈相互对齐，不产生偏移。为了达到这一目的，充电座内部的线圈还带有驱动装置，可在平面内自由移动，可以自动检测手机的放置位置，并将线圈移动到该位置，使两个线圈位置相一致。

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电锅炉不会产生辐射。

电锅炉的加热方式有电磁感应加热方式和电阻（电加热管）加热方式两种，电阻加热方式又分为不锈钢加热管电锅炉和陶瓷加热管电锅炉，电阻加热方式即采用电阻式管状电热元件加热。

无论是电磁感应加热方式还是电阻加热方式，均不会产生辐射。

（来源：文章屋网 ）

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中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）18-0073-02

1 雷击电磁脉冲产生原理

云地闪电产生过程中，雷云的先导通道向地面发展，地面被击物（异性感应电荷）向上发展迎面（或回闪）流注。当先导通道与迎面流注相遇，先导就通过回闪接地，闪电的主放电过程开始。主放电形成后，云层电荷迅速与地面异性感应电荷中和，表现为回击电流迅速上升，其速率可以达到500 kA/us，闪电通道有上公里长。此时，主放电通道中的放电电流是以脉冲形式。平均一次闪电包含了上万个脉冲放电电流过程，平均幅值为几十千伏，持续时间几十至上百微秒。在云地闪形成的先导、主放电过程中，向外辐射高频和甚高频电磁能量，即发出雷击电磁脉冲（LEMP）。当建筑物遭到雷击，雷电流流入接闪器、引下线、均压环和接地体时，在建筑物内部闭合回路也产生瞬变电磁场，产生雷击电磁脉冲高电压。

通过电磁感应的作用，高频脉冲大电流产生的雷击电磁脉冲在闭合导体回路的断开处（或者非闭合导体回路）感应出过电压，在闭合导体环路中感应生成过电流。某实验曾用阶跃电流偶极子天线模型计算雷击电磁脉冲效应，云地放电电流达到11.5 kA，在距离50 m处产生垂直电场强度为40 kV/m，此时在距离地面10 m的架空电线上感应出82 kV的过电压。

总所周知，电子元件耐受能量很低，特别是集成电路。二十世纪七十年代美国一家公司曾做过一个有名的“希尔试验”验证电子设备的抗雷击电磁脉冲能力。试验表明，无屏蔽条件的计算机遭受雷击电磁脉冲干扰时，当磁感应强度B=0.03 Gs时产生误动作，当磁感应强度B=0.75 Gs时产生假性损坏，当磁感应强度B=2.4 Gs时会永久性损坏。

雷击电磁脉冲是十分严重的电磁干扰源，电磁脉冲峰值电流大、电流陡度大、电场强度大，干扰频谱宽（从100～100 MHz）。雷击电磁脉冲干扰可能造成电子设备击穿损毁、空气击穿造成火花放电引发火灾、爆炸等事故，成为建筑物内信息设备遭受破坏的主要原因。智能建筑内得电子设备繁多，系统布置复杂，较一般的建筑物更易产生雷击电磁脉冲干扰事故。

2 雷击电磁脉冲入侵方式

当建筑物遭受直接雷击时，通过引下线的雷电流同时产生雷击电磁脉冲。直接雷击和雷击电磁脉冲干扰造成破坏形式不同，简单地说，雷电流是以“路”的形式，即通过建筑物内外钢筋、金属导体、金属管道和构架传输；而雷击电磁脉冲是以“场”的形式，即通过空间范围的电磁感应，在建筑物内的导体回路中感应出过电压和过电流，甚至通过相邻建筑物之间的导线回路中感应出过电压和过电流。而且，雷电流和电磁脉冲在一定条件下还可以互相转换。雷击电磁脉冲主要通过耦合途径传播，其侵入信息系统和电子设备的模型如图1所示。

智能建筑内部信息系统可以是独立设备控制室，例如计算机房、设备控制室、通信调度室、消防报警系统室等，也可能是一个或几个楼层，甚至是整个建筑物（如通信大楼、网络中枢、控制指挥中心等）。具体到单个电子设备，雷击电磁脉冲入侵途径有以下端口：电源、控制线、信号线、接地、外壳和其它端口，见图2。

3 雷击电磁脉冲耦合方式

雷击电磁脉冲干扰耦合途径有两种传导耦合和辐射耦合。

3.1 传导耦合

传导耦合是指干扰信号通过干扰源于干扰设备之间的阻抗进行耦合传播。

①共阻抗耦合。当干扰源于电子设备共用一个主回路，或者共用一根接地电流回路，它们的电流流经共同的路径导致产生共阻抗耦合。共阻抗路径可能由电阻、电容和电感组成。共地阻抗耦合原理如图3所示。图中a的电路1为设备电路，电路2为干扰源电路。电路2的干扰电流通过共地阻抗耦合到电路1的输入端，干扰破坏电路1设备。

②电容性耦合。又称静电耦合。雷云由于静电作用在建筑物上缓慢地积累电荷，当发生直接雷击时，建筑物接地体上电荷瞬间重新分布导致电流流动，在设备上产生过电压。

③电感性耦合，雷电放电通道由于电磁感应引起附近的电子设备、金属构架等导体回路磁通变化，产生感应电压和感应电流。感应电压极易超过电子设备元件所允许的极限值造成击穿损坏。

3.2 辐射耦合

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引言

无线充电技术（Wireless charging technology），源于无线电能传输技术[1]，小功率无线充电常采用电磁感应式，大功率无线充电常采用谐振式将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池进行充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不需要使用电线进行连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。

无线充电技术是近年来在各种电子、电气设备的迅猛发展与普及的情况下被重视研究的一种充电技术，它与传统的充电技术有很大的区别。无线充电技术通过无线能量传输的方式为电子电气设备充电，分离开供电设备与用电设备之间的物理连接，这样既可以在提高用电设备的美观、实用性的同时，还可以提高用电设备的安全性。更重要的是，规范化的无线充电器可以为各种便携式电子产品、移动设备（如手机，数码相机等）充电，不仅可以提高产品的便携性与灵活性，降低产品本身的成本，还利于环保，节约资源[2]。

1.无线充电原理

下面对3种主流无线充电技术原理进行介绍。

1.1 电磁感应式充电

电磁感应式充电是一种充电距离相对较近的一种感应耦合式充电方式，利用互感线圈实现无线电能传输。初级线圈带有一定频率的交流电，通过电磁感应现象在次级线圈中产生一定的电流，从而实现将能量从传输端转移到接收端的目的。目前最为常见的近距离充电场合多数都采用了电磁感应式充电解决方案，从移动电子设备的锂电池到大型设备的蓄电池等[3]。事实上，电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感，其原理简单，在传输距离近的条件下传输效率高，因此也得到了广泛应用。中国本土的比亚迪公司，早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利，就使用了电磁感应充电技术原理。

电磁感应通过送电线圈和接收线圈之间传输电力，是最接近实用化的一种充电方式。当送电线圈中有交变电流通过时，发送（初级）、接收（次级）两线圈之间产生交替变化的磁束，由此在次级线圈产生随磁束变化的感应电动势，通过接收线圈端子对外输出交变电流。

电磁感应式充电技术目前存在的问题是：充电距离近（约100mm左右），传输距离越大，传输效率越低，并且当送电与接受两部分出现较大偏差时，电力传输效率下降愈为明显。此外，充电功率大小与线圈尺寸直接相关，需要大功率传送电力时，须在基础设施建设和电力设备方面加大投入。

1.2 磁场共振充电

磁场共振式充电方式是利用电磁耦合产生谐振实现，由能量发送装置和能量接收装置组成，当两个电磁装置具有相同谐振频率，或者说在一个特定的频率上产生共振，它们就可以交换彼此的能量，实现无线传输[3]。由麻省理工学院（MIT）物理教授Marin Soljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡，并将该技术取名为WiTricity。但值得一提的是，该实验中使用的线圈直径达到50cm，体积较大，如果要缩小线圈尺寸，那么显然接收功率自然也会下降，因此磁场共振式充电方案尚未成熟，线圈尺寸成为该技术得到广泛应用的障碍，目前无法实现商用化。

与电磁感应充电方式不同之处在于，磁共振方式加装了一个高频驱动电源，采用兼备线圈和电容器的LC共振电路，而并非由简单线圈构成送电和接收两个单元。共振频率的数值会随送电与接收单元之间距离的变化而改变，当传送距离发生改变时，与电磁感应充电方式一样，传输效率也会迅速降低。为此，可通过控制电路调整共振频率，使两个单元的电路发生共振，即“共鸣”。所以，这种磁共振状态也被称为“磁共鸣”。

在控制回路的作用下改变传送与接收的频率，可将电力传送距离增大至数米左右，同时将两单元电路的电阻降至最小以提高传送效率。当然，传输效率还与发送与接收电单元的直径相关，传送面积越大，传输效率也越高。

1.3、无线电波式充电

无线电波式充电技术是发展较为成熟的一项无线充电技术，原理类似于早期使用的收音C，主要有微波发射装置和微波接收装置组成，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载做出调整的同时能够保持稳定的直流电压。此种方式只需一个安装在墙身插头的发送器，以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器即可实现。

使用2.45GHz的电波发生装置传送电力，发送装置与我们熟悉的微波炉使用的“磁控管”基本相同。传送的微波也是交流电波，可用天线在不同方向进行接收，可以利用整流电路转换成直流电为汽车电池等设备进行充电。为防止充电时微波外漏，充电部分装有金属屏蔽装置。使用中，送电与接收之间的有效屏蔽可防止微波外漏。

无线电波式充电方式目前存在的主要问题是，磁控管产生微波时的效率过低，造成许多电力转变为热能被白白消耗。

2 无线充电标准

无线充电技术尽管已经受到人们关注，成为充电系统的发展方向之一，有着非常广泛的应用场景，但是正如目前我们看到的这样，现如今无线充电技术还没有得到广泛应用。原因在于无线充电标准还未统一，而不同的充电系统对供电参数要求又不尽相同[1]。下面对全球现有3个相对成熟的无线充电联盟标准：Qi标准、A4WP标准、iNPOFi进行介绍。

2.1 Qi标准

Qi是全球首个推动无线充电技术的标准化的组织--无线充电联盟（Wireless Power Consortium，简称WPC）推出的“无线充电”标准，具备便捷性和通用性两大特征。首先，不同品牌的产品，只要有一个Qi的标识，都可以用Qi无线充电器充电。其次，它攻克了无线充电“通用性”的技术瓶颈，相信在不久的将来，手机、相机、电脑等电子产品都可以用Qi无线充电器充电，为无线充电的大规模应用提供可能。

Qi标准的充电原理为电磁感应原理，系统在两个平面线圈间采用电感耦合的方式在功率发射器和功率接收器间实现电力传输。数字控制回路对输出电压进行调节，进行功率接收器与功率发射器的通信，并消耗一定的功率。藉由反向散射调变，功率发射器到功率接收器间可达成单向通信。在反向散射调变中，功率接收器线圈会被载入，改变功率接收器内的电流消耗。这些电流消耗的改变会被监控并解{成两个设备协同工作所需的资讯。

目前，虽然Qi标准锁定智能型手机的电流标准仅为5瓦（W），不过显然地，对于无线充电联盟而言，为平板电脑以及更大型电子电气设备进行充电将逐步实现，而针对这些设备的10W解决方案也即将问世。

2.2 A4WP标准

A4WP标准，全称Alliance for Wireless Power，是由美国高通公司、三星公司以及Powermat公司共同创建，它的目标主要是建立电子产品之间统一的标准，甚至与电动汽车等相匹配的充电标准。A4WP标准采用的是“电磁谐振技术”，这是与其他标准最大的不同之处。相比于Qi，A4WP采用了更大的输出线圈，能同时为多台设备进行充电。这种充电标准的优势在于由于设定了精确的共振频率，即使微弱的感应磁场也能为设备充电，这意味着A4WP的充电范围将会比Qi大得多，理论上来说隔着物体也可以充电，同时也不需要准确地将设备摆放在充电基座上。和Qi一样，A4WP也可以根据充电设备的数量和缺电状况自动调整能量分配方案，以达到节能的目的。从其特点来看，A4WP由于自身技术优势，要比Qi方便不少，由于A4WP对充电场地的限制弱化了，用户不再需要像使用Qi无线充电设备时那样将电子设备小心地摆放好，而且由于A4WP的充电范围相对较大，能够支持一些形状复杂的设备，比如相机。这种充电标准最大弊端在于效率低下，并且在短时间内很难克服[1]。将其优缺点列举如下：

优点：

（1）相较于电感式替代方案，可以潜在性的更低成本提供最大的自由空间；

（2）可扩展到更高的功率和穿戴式产品是其一大卖点；

（3）允许多设备充电。

缺点：

（1）因为独立的信令电路，所以通信费用高；

（2）电磁干扰增高/辐射高；

（3）由于松散耦合的线圈结构，所以效率低；

（4）由于额外的通信带宽会增加成本，所以配件有限。

2.3 iNPOFi标准

iNPOFi（“invisible power field”，即“不可见的能量场”）无线充电是一种新型无线充电技术。其无线充电系列产品采用智能电传输无线充电解决方案，具有无辐射、高电能转化效率、热效应微弱等特性。

与现有其他的无线充电技术相比，iNPOFi没有辐射效应，采用电场脉冲模式，不产生任何辐射。中国泰尔实验室测试结果显示，辐射增加值近乎零。在高效方面，泰尔试验室还测定，该技术的产品，充电传输效率高达90%以上，彻底改变了传统无线充电技术最高70%的电转换低效率问题。

在智能管理方面，采用芯片适配管理技术，其中包括：自动开启、关闭充电过程；自动适配需要的电压、电流，管理充电过程，以确保较高的充电效率；并可以使用一个统一的充电板，为任何品牌、型号的电子产品，进行安全、便利、高效的充电。

在安全性方面，同时考虑到了各种弱电充电中的安全性问题，如静电ESD保护、防过充、防冲击等等，甚至若受电设备自身电源管理出现问题时，可以通过iNPOFi芯片自动熔断保护电子设备不被损坏。值得一提的是，对于智能设备厂商而言，iNPOFi仅以一颗极小的芯片为核心，实现了超微化设计，仅有1/4个五毛硬币大小，可以方便地集成到任何设备中，也可以集成到各种形态的可穿戴设备中，这是传统电磁原理的产品无法达到的。

iNPOFi技术作为新一代无线充电技术标准，高效、绿色、便捷、经济。采用该技术的充电设备包含电源发射装置和电源接收装置两部分，发射装置大小、薄厚堪与普通手机相当，接收装置可以嵌入手机保护套中，将手机套上保护套，平放在发射装置上进行充电。充电过程中，手机不需要插上任何连接线。充电设备支持低电压供电，兼容普通USB供电，实现低温充电，有效保障设备及电池的使用安全及寿命。

4 结论

无线充电技术具有便利、安全等优势，具有很大的市场潜力和发展空间，是今后充电技术和相关产品未来发展的主流方向及趋势。目前无线充电技术尚处于初步阶段，还未得到普遍应用，主要原因在于现有的主流充电标准各有优缺点，无线充电技术标准还未统一，成为无线充电技术发展的主要障碍。今后随着无线充电市场竞争日趋凸显，在商业化的带动下无线充电技术将日趋成熟，为我们带来一个更加便携的无线充电环境。

参考文献

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一般认为，教师的专业素养主要包括专业知识、专业技能和专业情意.

下面着重谈一谈物理教师必须具有深厚的专业知识和广博的知识背景.物理教师应该具备的专业知识既包括物理学学科知识，也包括进行物理课堂教学所必需的教育科学知识.其中，在物理学科知识方面，物理教师应比较清楚地理解物理学的完整体系，能正确熟练地掌握物理学中的基本概念和原理，了解和掌握与物理学科相关的背景、知识、材料及物理学的发展趋势.在教育科学知识方面，物理教师应了解并能灵活运用普通教育学、普通心理学和教育心理学等方面的知识，同时还应具有物理学科教育学、物理学科心理学、物理课程与教学论、教育测量与评价以及物理教育科研方法等领域的知识.新课程改革给中学物理教师带来的是全方位的挑战，这就要求物理教师“具有多元化的知识结构，不仅在知识的纵向有深度，在横向也应有宽度”.实践表明，在新课程改革中，物理教师只有具备深厚的专业知识和广博的知识背景，深入领悟物理新课程理念，才可能在教学过程中得心应手，使学生充分认识科学知识的价值，从而使他们积极主动地学习、探索科学知识；才能引导学生缜密地运用物理语言、规律、思维分析解决生产、生活实际中遇到的物理（科学）问题；才能带领学生创造性地开展探究性学习，更有效地培养具有创新精神和开拓能力的高素质人才.

下面举出一些在高中物理教学中青年教师的误区，通过深入剖析，以提升大家对物理学专业知识的认识.

问题磁通量发生变化，仅仅是闭合电路产生感应电流的充分不必要条件吗？

在讲授电磁学知识《电磁感应》时，人教版教材这样描述：“只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流”；而教科版教材描述“穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生”. 磁通量发生变化是闭合导体回路产生感应电流的什么条件？有些青年教师认为仅仅是闭合电路产生感应电流的充分条件，而不是必要条件，难道还有其他方式可以产生感应电流吗？听课与交流中，不少年轻教师认为：有.他们举出的案例如下：

案例一如图1所示，有一个足够大的绝缘水平板面，空间存在竖直向下的有界匀强磁场，闭合金属铜框ACMN竖直放置，其上部的一半处于磁场的外部， 上边框焊上一个微型灵敏电流计G，现水平迅速向右平移铜框，微型灵敏电流计G指针偏转，青年老师认为这是边框AC切割磁感线产生的感应电流，竖直铜框的磁通量没发生变化.所以“磁通量发生变化，仅仅是闭合电路产生感应电流的充分条件，而不是必要条件”，切割磁感线是产生的感应电流的另一个条件，到底是不是这样的呢？

困惑释疑请看图2，由于铜边框MN在有界磁场区外部，对切割磁感线无贡献，图1过程可以等效为图2情景，边框MN不动，迅速拖动下边框AC至A′C′，则从表面上看是边框MN切割了磁感线，但本质是穿过闭合电路的磁通量发生了变化，增加了AC C′A′的磁感线的穿过面积，从而增加了磁通量.

该情景可以按照教科书中的方式进一步简化如图3所示：铜边框AC在有界匀强磁场中，边框MN在磁场区外部，水平向右整体迅速拖动铜框.

所以回路有“部分导线切割磁感线运动”时，可以从“回路磁通量是否变化”判断，也可从“部分切割的导线所产生的电动势”来判断，但根据法拉第电磁感应定律本质是穿过闭合电路的磁通量发生了变化，所以法拉第电磁感应定律广义的存在.

案例二（源于真实探究实验）

如图4所示，有一个足够大的光滑铜板水平放置，空间存在竖直向下的匀强磁场，闭合金属铜框ACMN竖直放置，现把下边框AC剪去，仅留下上面三根边框，AC两端点与铜板良好接触， 上边框焊上一个微型灵敏电流计G，现在铜板上水平迅速向右拖动铜框，保持铜框竖直并与铜板良好接触并良好接通，则微型灵敏电流计G指针偏转，青年老师认为这是边框MN切割磁感线产生的感应电流，竖直铜框的磁通量没发生变化，为什么会产生感应电流呢？难道切割磁感线是产生感应电流的另一个条件吗？

困惑释疑如图5所示物理情景较为复杂，看着铜框ACMN没有闭合，但实质是通过下部的水平光滑铜板组成了闭合电路，边框MN切割磁感线，哪个平面的磁通量发生变化了呢？原来初态下虚线AC参与上部铜框组成了闭合回路，如图5所示，运动过程中AC两端点在铜板上滑动，直至图中A′C′处，这里等效形成了ACC′A′至C′M′N′A′的折叠直角曲面，单看竖立平面ACMN和A′C′M′N′，穿过它们的磁通量都为零，仿佛初、末位置的磁通量没发生变化，但穿过等效折叠直角曲面ACC′A′至C′M′N′A′的磁通量增加了，变化的面积是ACC′A′，故在折叠直角曲面ACC′A′至C′M′N′A′中产生了逆时针方向的感应电流（俯视图），所以从本质上来讲还是穿过闭合电路的磁通量发生了变化.

案例三在如图6所示的装置中，设N、S极中间的磁场是均匀的，矩形线圈H的平面与磁铁AA′面平行并向下移动.有的青年教师说：“线圈的BC边切割了磁感线，闭合的矩形线圈中应该有感应电流.”另外的则说：“通过线圈H的磁通量在线圈运动过程中没有发生变化，所以矩形线圈中没有感应电流.”到底哪种说法对呢？

回答是第一种说法对.因为线圈的BC边作切割磁感线运动，产生了感应电动势，所以闭合电路中就有感应电流.若根据穿过闭合电路的磁通量是否有变化，来判断回路中是否有感应电流，上述结论也是对的.因为任何磁感线总是闭合的，在磁铁外部，磁感线从N极到S极；在磁铁的内部，磁感线是从S极到N极.当线圈向下移动时，穿过线圈的磁感线条数也增加了，如图7所示.这说明穿过线圈的磁通量发生了变化，因而线圈中产生了感应电流.说线圈下移时，通过线圈的磁通量不变，是不符合实际情况的，所以得出的结论是错误的，所以本质还是穿过闭合电路的磁通量发生了变化.

案例四如图4所示，一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁，产生一个中心辐射的磁场（磁场水平向外），其大小为B=k/r（其中r为距离柱轴的半径）.设一个与磁铁同轴的圆形铝环，半径为r0（大于圆柱形磁铁的半径），电阻为R，在磁场中由静止开始下落，下落过程中圆环平面始终水平.试求：圆环下落的速度v时的感应电流.

根据题意：圆环所在处在磁感应强度B=k/r0，且圆环的切割速度始终与所在处的磁场垂直，所以圆环的有效切割长度为其周长，即c=2πr0，切割磁感线产生的电动势E=BLv=2kπv，得出感应电流I=E/R=2kπv/R .

困惑得出的结论，显然没什么问题，但如果换个角度考虑，将会产生这样的疑问：圆环下落到任何一个位置时，图中所示的磁感线均与圆环平面平行，那么下落过程中穿过它的磁通量保持不变，怎么会产生感应电流呢？难道已经深入人心的产生感应电流的条件有误？穿过圆环的磁通量真的没有变化吗？

判断圆环下落过程中有无磁通量变化，首先我们要研究这个辐向磁场是如何产生的，图中的磁感线是辐射状的，而磁感线应该是闭合曲线，那么磁场的整体分布如何呢？

北京高考理综试卷24题为我们找到了答案.题目是这样的：用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb′a′.如图10所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行.设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计.可认为方框的aa′和bb′边都处在磁极间，极间磁感应强度大小为B.方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）.

题目的第1问是假设磁场区域在竖直方向足够长，求方框下落的最大速度vm.

方框下落过程中，受到重力G及安培力F的作用.二力平衡时，方框达到最大速度vm.

这道试题给我们展示了辐射磁场产生的方式，只要我们把中间的磁极由方形变成圆柱形，两侧的磁极做成圆筒形围绕在圆柱体周围，在圆柱体和圆筒间留下缝隙，在磁极的缝隙间就可产生图8中所示的由中心向四周辐射的磁场.我们可以大致画出整体的磁场分布情况：

由图11可知，狭缝间的磁感线并不是由中心为起点辐射出去的，而是在磁极内外构成闭合磁感线，由于磁极间的距离很近，磁感线可近似看作是水平的；从俯视图中看起来，这些磁感线好像都是由中心向外辐射的.当套在中心磁极上的线圈向下运动时，磁极外部的磁感线与线圈平行，没有引起磁通量的变化.但中心磁极内部的磁感线却越来越密，使穿过线圈的磁通量越来越大，引起了感应电流.所以图8中的感应电流也是由于穿过圆环的磁通量发生变化引起的，开始认为线圈在下落过程中没有磁通量变化，只是考虑了磁场的局部，而没有考虑磁场的整体分布情况，所以从本质上来讲还是穿过闭合电路的磁通量发生了变化.

案例五高中物理教学要求中，在学习磁电式电流表的工作原理时，要遇到这种特殊的辐向磁场，如图12所示，在两磁极间有一个圆柱形软铁，由于软铁被磁化，在磁极和软铁之间就形成了沿半径方向的辐向磁场.

其内部为均匀的辐向磁场，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行.线圈所在处的磁感应强度的大小都相同.

困惑若将正负接线柱用导体连接之后，用手晃动电流表.此时，线圈的两对边做切割磁感线的运动，产生感应电动势，进而产生感应电流.此过程中线圈的磁通量始终不变吗？是否可以说，在这种情况下，闭合电路的磁通量未发生改变，但产生了感应电动势？

困惑释疑这种理解是错误的.

如图12所示，当逆时针晃动电流表线框时，线圈两边都切割磁感线产生感应电动势（不抵消），根据右手定则，可判定从而产生如图所示的感应电流.但在疑问中，闭合电路（线圈回路）的磁通量始终不变吗？答案是否定的.在这种情况下，闭合电路的磁通量时刻发生变化，所以产生了感应电动势，分析详见图13.

为了问题的简化好理解，我们把线圈的铁芯尽可能的缩小，若考虑线圈的铁芯，它具有较好的导磁性，磁感线的规范画法如图12所示，这里图13画出了大致的情景.电流表中的磁极如图13中的红、蓝色半圆所示，带箭头的线表示磁感线，显然，线圈（实心紫色矩形）在图中水平位置处穿过的磁通量为零，当线圈平面向左转或向右转时，在倾斜位置处穿过的磁通量不为零.

若线圈在竖直位置，穿过的磁通量是最大的.当线圈转动时，闭合线圈的磁通量发生变化故而产生了感应电流，所以说本质还是穿过闭合电路的磁通量发生了变化.

案例六如图14所示，一个有明显圆形边界的匀强磁场，圆形边界的半径为R，磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向里，磁场随时间均匀增加，B=kt （k>0），磁场中有一个闭合三角形金属框架abc，试分析金属框中有没有感应电流？剪去边框ac、bc，只剩下水平棒ab，问ab两端有没有感应电动势？

根据法拉第电磁感应定律：ENΔΦΔt=BΔSΔt，故闭合三角形金属框架abc中有感应电流，这种产生的是感生电动势，进而产生了感生电流，没有导棒切割磁感线的运动仍然能产生电磁感应现象，所以磁通量的变化才是本质.那么，有人又有疑问：剪去边框ac、bc，只剩下水平棒ab， ab两端有感应电动势，又该怎样解释呢？

英国大物理学家麦克斯韦深入研究了电磁感应现象，根据法拉第电磁感应定律和电动势的定义推导出：

ε=∮L旋・d=-dΦdt=-ddtL・d

积分式中S是以闭合回路L为边界的曲面，当回路固定不变时，

ε=∮L旋・d=-St・d.

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1电子自动化控制装置的电磁干扰

1.1静电干扰在现代，人们科学地把数值运算和逻辑运算统一起来，运用到程序存储与控制，这也就是常说的计算机。数字运算在中央处理器（CPU）中完成，并可通过总线挂接可编程逻辑门阵列，完成自动化算法全过程。当然，一个自动化控制装置，还有模拟信号的预处理、输出等模块。这些电子元器件、部件、电路构成的设备或装置，遇上静电，有可能使运行信号失真、误码，或同步丢失，造成自动化执行机构乱动作；严重的，直接击穿半导体器件的PN结造成不可逆损毁。有些生产装置，生产的产品，也是半导体产品，如MOS大规模集成电路、超大规模集成电路，许多的PN结可一并击穿，造成极大的损失。某生产工艺,一年内因静电造成的废次品就损失100多亿美元。静电，由于在电路高阻抗端，难以泄放，不断积累，电位越来越高。在人体的化纤服饰上，电位可高达1万多伏，而PN结的反向击穿电压比较低，约7、8伏数量级，也有稍微高一点的。静电电位有这么高，电路上相对某点的电位差（电压）也就不低，实验测试表明，常常有几百伏，击穿现象不时发生。静电，可使运算放大器单元共模电压增高，致使运放电路工作状态失常，输出信号发生畸变。静电，吸附空气中的尘埃，污染设备。静电，在电极上、在物料中，有积累成高电位情况时，使空气或绝缘材料击穿，产生火花放电。火花放电对易燃易爆物料的生产作业造成极大的风险。1.2电磁感应干扰电荷在导体中的定向移动，称为电流。或者是，电流是通过导体任意横截面的运动电荷对时间的变化率。电流产生磁场。恒稳电流产生恒稳磁场，交变电流产生交变磁场。1873年，英国科学家麦克斯韦在他的《电磁学通论》中，对于交变磁场产生交变电场作出了假说，认为不管有无导体回路存在，变化的磁场总是在空间激发电场。这个假说早已被近代的科学实验所证实。电子感应加速器的原理，就是用变化的磁场所激发的电场来加速电子的。交变电磁场相依共存，并服从麦克斯韦方程组的规律。这种交变电磁场在空间以波的形式传播，称其为电磁波。在探究动态电磁干扰时，我们一般以交变电磁场（电磁波）传播区域或距离来辨析。第一种情况，场源至λ/2π的区域，为强电磁感应近场区。在这个区域内，互感或互耦。第二种情况，自λ/2π至（3—10）λ，弱感应的近场区。第三种情况，多个波长以远，辐射远场区。有关近场和远场的划分，并没有统一的定论。近场和远场，也不存在严格的界限，但不同区域有不同的物理特性。在远场区，遵循麦克斯韦传播规律。在工业自动化方面，由于电气设备、线路产生的交变电磁场频谱分量的频率范围主要集中在短波及以下，波长10m以上，相关区域基本都处于近场区，电磁感应效应是其主要物理模式。电磁感应产生的交变电场、感应磁场、涡旋电场，使自动化控制装置的金属部位、引脚、走线、电极以及磁性元器件互相感应、互相耦合，错综复杂交织在一起，产生新生的信号或造成有用信号失真，形成干扰。1.3加性电磁辐射干扰当数字或模拟信号在模块与模块之间、模块与总线之间、接口与其他设备之间的传送信道上传输时，除电磁感应造成信道损伤外，在信号输入端必然混入加性电磁辐射干扰信号。即使没有这类近场区电磁感应干扰，处于远场区的甚至遥远的射频电磁波通过天线效应作用于信号输入端，同样是加性电磁辐射干扰。加性电磁辐射干扰与加性白噪声在信道中传输路径可以等效，但对有用信号的作用性质则不同，将严重影响信号整形、判决、再生，造成误码，甚至中断传输。

2防护对策

2.1接地接地措施的作用集中在：泄放静电；平衡各型设备或设施的工作电位；提供人体接地的条件。需要注意的是，地电位在局部区域受到雷电流入地等特殊情况时，是不平衡的。因此，工作接地应隔开一定距离，有时设计成多点接地方式。一些单相设备的零线和地线不得混用，零地电压有严格的要求。例如，精密设备的零地电压，应控制在1V以下。抗人体静电的主要方式是在工作区域，设置抗静电地板并配套抗静电鞋袜，必要时，应佩戴接地腕带、脚带。2.2严格集成装配工艺成套设备的装配及配套设备的集成有相对方位要求。主要是其含有的电磁感应敏感器件、部件的磁场磁力线、电场电力线需正交，以减少互感互耦，强、弱电线路要分开，保证一定的最小距离。接口线路的输入、输出也要分离。对接地电位平衡有较高要求的，应采取电位隔离措施。一些设备高电平部位与低电平部位要求分开接地，高低电平设备之间不发生导体或导线连接，其接口采用光钎接口。采用铜线或其他金属导线连接的接口线路应考虑使用屏蔽信号电缆、双绞线和同轴电缆。密绞双绞线可向下兼容稀绞双绞线，反之不然。2.3电磁屏蔽对来自其他工业电气设备的电磁感应或电磁波辐射，应采取方位屏蔽的措施，可在该方位设置金属棚、网并接地。高精度设备或对电磁环境有特殊要求的设备应装配在金属屏蔽室中，或将机房改造成屏蔽房间。对外连接传感探头、执行机构，以及供电线路、信号传输线，一律通过标准接口连接。下面为我们测得的一组屏蔽效能的试验数据。抗电磁干扰采用屏蔽措施，设计高性能自动化控制装置，也采用屏蔽措施，其主要目的，是减少电磁泄漏，控制电磁干扰的生成。例如，时基振荡器或本地振荡器，设计在独立的屏蔽盒内，各面尽可能是全金属。2.4抗人体静电设计或改造机房，应设置接地环并有效接地。机房应装配抗静电地板。工作人员应勤洗手，换上专用抗静电或纯棉的工作服及鞋袜。某些工位，要求佩戴金属腕带、脚带。2.5供电电源净化对供电电力线路有较高要求的设备、装置，应设置净化电源供电。常用净化方式有两种：一种是通过电池化学能转换；另一种是机械动力转换，也就是再发电。

3结束语

电子自动化控制装置，对静电，电磁感应、加性电磁辐射有较强的敏感性，易于受到干扰。在电子自动化控制装置的规划设计，运行保障和维护改造等过程中，应重视加强防护。有效防护措施有：接地、互感器件正交、电磁屏蔽、抗人体静电以及对供电线路净化等。值得重视的，是信号线路相对地电位平衡问题。必要时，相对独立部件和设备应采用光纤接口传输，避免导体或导线的物理接触。

参考文献

[1]任颖莹.地源热泵空调系统的模糊增益单神经元PID控制方法[D].郑州大学,2013.

[2]程守洙,江之永.普通物理学[M].人民教育出版社,1961.

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2 关于电磁感应部分高考复习的几点建议

2.1 重视最基本的物理概念

求感应电动势的最基本的方法一共有两种，即感生和动生两种感应电动势的求解，重视用图象解决问题，这些基本的物理概念和方法，是组成电磁感应综合题的源头所在.

2.2 重视模型的对比性构建

电磁感应的复习应注意模型的构建和对比，拿滑杆类问题来说，通常情况下，恒力拉动的问题的纯电阻电路都类似于图5中的甲图，但是我们在做题的时候应该要意识到将甲图中的某一部分进行转变，会带来物理研究模型的改变，如将电阻R换成电容C，像这样的微小变化，学生有时容易忽视，我们在复习的时候一定要将其编在同一道例题中，通过做题的过程来对比着复习，加深学生的印象.

例4 足够长的水平固定的光滑U型金属框架宽为l，其上放一质量为m的金属棒ab，左端连接有一阻值为R的电阻（金属框架、金属棒及导线的电阻均可忽略不计），整个装置处在垂直框架向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，现给棒ab作用一水平力F，使其从静止开始运动，最大速度为v，如图5甲所示，求：

（1）水平力F的大小；

（2）金属棒从开始运动到电阻器产生的电热为Q（此时金属棒已经达到最大速度）时，金属棒所通过的位移；

（3）如果将U形金属框架左端的电阻R换为一电容为C的电容器，金属棒ab在水平力F作用下从静止开始做匀加速运动，加速度为a，其他条件不变，如图5乙所示，求水平力F的大小和金属棒从开始运动到电容器贮存的电能为E时，所经历的时间t.（不计电路向外辐射而损耗的能量）

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电磁感应式的工作原理类似一个分离的空心变压器，就好像把变压器的原绕组埋设在地面下，将副绕组安装在电动汽车上，从而实现电力的传输。电磁感应式目前的优点是能实现较大的传输功率，能达到几百千瓦，传输效率可以达到90%；它的缺点是供电端与受电端的距离有限，目前最大约为100mm。

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Analysis of Bright Annealing Furnace Equipment And Process

Gao Jianbing

Abstract This article focuses on the comparative analysis of different bright annealing furnace, according to related stainless steel bright annealing technique. Advantages and disadvantages for the 3 furnaces (vertical muffle furnace, vertical electrical heating brick furnace and vertical electromagneticheating furnace) are concluded by analyzing the furnace structure, protection atmosphere control, heating and cooling style and process operations. Meanwhile key control points are summarized via discussing the problems in actual production operation, which can provide guidance for production.

Key words Stainless steel; Bright annealing; Muffle; Electromagnetic introduction; Protection atmosphere; Dew point

中图分类号：TF764+1 文献标识码：A

随着不锈钢BA板产品广泛应用和冶金装备、工艺技术的不断进步， BA板生产的光亮炉得到了很快的发展。光亮炉作为不锈钢光亮退火的关键装备有很多的优点，钢带在保护气氛中实现退火不产生氧化，产品质量高、不产生酸烧损同时不污染环境。

目前，世界上比较流行的大型立式光亮退火炉有全马弗加热炉、砌砖电加热炉和电磁感应加热炉三种炉型。根据加热方式的不同一般分为电加热、燃气加热及电磁感应加热。本文对这三种炉型的结构、气氛控制和工艺操作进行分析、对比，并结合实际生产进行讨论。

1.立式马弗光亮炉

1.1布置结构

通常采用加热段在下、冷却段在上的上行加热方式，典型的全马弗光亮退火炉主要由进口密封室、马弗加热段、辐射冷却段、喷气冷却段、辊顶室、下降通道、出口密封室组成。

入口密封室（图1）为密封辊密封，整个箱体充氮气，内装弹跳辊保证炉内带钢张力稳定，辊面包橡胶。马弗管和入口密封室之间通过油封方式连接，整体柔性吊挂在马弗管下。油封连接（图2）能很好适应马弗高温蠕变伸长并保证炉内气体密封。此种方式结构不容易发生着火。

图1：含弹跳辊的密封结构 图2：含弹跳辊的密封结构

加热段的马弗管是立式圆锥薄壁体结构，由于各生产线的产量不同，马弗长度也不同，一般其最大长度约28m左右，直径约1800mm左右，厚度：从上到下为22mm～10mm。马弗采用耐高温的高镍合金钢，其材质一般为INCOLOY 600系合金，马弗底部采用油封结构，马弗采用吊挂的方式和冷却段连接，法兰采用水冷结构。

马弗的寿命，不同的公司设计的炉温和选用的马弗材质各不相同，因此马弗的使用寿命也各不相同，一般为2～5年。

加热燃烧室（图3）外形结构为圆柱体，内衬耐火陶瓷纤维，一般采用天燃气作为炉子燃料，利用低NOx高速烧嘴给马弗管加热，所配置烧嘴的个数依据产量而定。燃烧室温度一般为1150℃ 左右。通过先加热马弗管来间接加热带钢，马弗罩内为保护气氛。马弗罩最高耐温1150℃,炉温一般控制在1100℃-1150℃，热效率为50-55%。

图3：加热燃烧室示意

辐射冷却段为方形钢结构，内衬隔热材料，外壁挂蛇形冷却水管，水管不和保护气氛接触，水管漏水不影响气氛露点；一般都安装有稳定辊（石墨辊），保证带钢运行在最佳位置。

喷气冷却段一般分2-3个冷却区，第一区沿带钢宽度方向气体流量分5个区可调，通过控制风压和流量实现均匀冷却，以保证带钢板形平展。其余冷却区可调整冷却风压来控制带钢低温段的冷却速率。冷却段整体结构和马弗管通过法兰连接，设计有横向移动轨道可以整体横移，实现马弗管吊出更换。

辊顶转向辊室有一个纠偏辊和一个带有压辊的转向辊，并在顶部有穿带装置。下降通道采用气密钢结构焊接，法兰密封处采用O型密封圈密封。出口密封辊与入口密封辊结构基本相同，相对简单。

1.2气氛控制

为使BA板在炉内退火时产品表面不被氧化，炉内必须充满保护气体，马弗炉通常保护气体为100％纯氢气体，炉内气体的露点在-60℃以下。氢气主要从冷却段进入炉体，另外一部分保护气体从炉子进、出口密封室进入以保证炉压。炉子有单独气体循环降露点系统保证气氛露点降低消耗，同时可进行离线白粉清除。整个炉体没有直接水冷却，炉内气氛露点容易保证。

保护气体必须满足以下要求：

H2纯度：99．999％；含O2量：≤l0ppm；露点：≤ -70℃；压力：0.5±5％MPa。

N2纯度：99．999％ ；含02量：≤ 20ppm；露点：≤ -40℃ ；压力：0.4±5％MPa。

1. 3 加热及冷却模型

图4：马弗炉加热冷却曲线

建立数模（图4）可得出如上工艺曲线，304钢种：加热速率最快25℃/s,高温段16℃/s，缓冷段速率-16℃/s，冷却1速率-70℃/s，冷却2速率-33℃/s。属于典型的传统加热方式。

1.4马弗的切割和更换（图5）

马弗在高温状态下会产生热膨胀及高温蠕变，每年高温蠕变伸长量一般为每年1%（20mm左右），因此需定期进行切割。马弗更换时如果采用厂房外部的汽车吊将马弗向上吊出的方式，费用较高；如采用炉子侧面打开的方式，马弗在车间内存放、运输，占用面积大。对于上行加热式全马弗炉，将底部密封(油封)下降，露出马弗进行切割；更换时将上部冷却段移开，用厂房内行车将马弗向上吊出。对于下行加热式全马弗炉，切割时则采用移开下部冷却段，检修人员进入马弗内，从连接法兰上部切除一段马弗，然后再对焊在一起，更换时将上部转向辊室移开，用汽车吊将马弗从厂房顶部吊出。由此可见，上行加热式全马弗炉在马弗切割、更换操作等方面则较为简单。全马弗炉吊运更换马弗时间30h，不包括停炉、降温、排气、充气、升温的时间。

图5：马弗更换

1.5生产运行特点

（1）主要能耗为燃气，热效率50-55%，燃气吨钢能耗成本低，维护成本相对较高需定期切割和更换马弗。

（2）此炉型气密性好，保护气氛容易控制，露点低-60℃，升降温和降露点时间较短一般24小时以内。

（3）加热温度略低，马弗不能太长（目前最长有26米），炉子产能低。

（4）炉口不容易着火，炉内的白粉可以通过降露点系统离线人工去除。

（此炉型为提高产能可研究双马弗结构增加加热段长度，以Ebner公司为代表）

2. 立式电加热砌砖光亮炉

2.1布置结构

下行加热方式，加热段在上、冷却段在下。主体结构有：入口密封装置、入口溜槽通道，炉顶辊箱体结构，加热段、缓冷段、冷却段、出口密封装置。

2.1.1 加热段：由内到外高铝砖230mm、陶瓷纤维150mm、普碳钢壳体；长度40米，使用钼丝电加热（图6），一般分8个区控制，温度控制精度高，最高温度1250℃，炉温1200℃，外壳120℃.炉体的热效率60-65%，砖体结构热惰性较大升降温速度较慢，毫米钢带最大加热速度：30度/秒。

图6：加热钼丝及砌砖图7：加热段外形

2.1.2冷却段：包括缓冷段和风冷段，缓冷段一般采用冷却水管加碳套装置或电加热热风冷却；风冷段一般为2-4个冷却区，第一冷却区可以风压、温度单独控制并有边中边控制功能，保证带钢冷却速率和均匀。其余冷却段带钢上下表面单独风机、热交换器控制（图8）。

图8：冷却段结构

2.1.3炉顶辊箱：采用全密封、无缝管水冷却壳体，一般采用双辊转向带有CPC纠偏装置并含张力测量元件，炉顶辊环境温度较高，辊面硅胶材质可耐温200℃，炉顶辊对于保证钢带的稳定运行和表面质量非常重要，需要定期更换。炉顶辊箱有防爆、穿带装置等附属设备。

2.1.4出入口密封装置：采取辊式密封、水冷壳体，保证炉内气氛不泄露和炉压的稳定，并设计有复杂的灭火系统和炉压控制系统。出口密封辊带有CPC纠偏系统，可以和出口转向辊同时动作，实现钢带稳定运行。此处容易着火。

图9：入口密封室

2.2 气氛控制

采用氢气+氮气的混合气体，氢气含量75%-97%，有独立气体混合站进行气体配比然后进入炉体，炉体有5处气体分析点，重点控制加热及冷却段的氢气比例。氢气正常消耗量300m3/h左右，进气氢气最高含量97%露点-70℃，其余为密封及保压充入的氮气进入炉体，炉内气氛氢气含量75%。整个炉子壳体采取钢板焊接气密性略差，加热段耐火砖气孔率高，炉内气氛露点为

电加热炉壳体多处采用水冷方式而且用水点非常多，特别是炉顶辊箱体和加热段两端，很容易出现泄漏，一旦发生问题很难查找严重影响炉内气氛，很多厂家发生过类似的情况。

2.3加热及冷却模型

图10：电加热炉加热及冷却工艺曲线

建立数模（图10）可得出如上工艺曲线，304钢种：加热速率最快32℃/s,高温段17℃/s，缓冷段速率-16℃/s，冷却1速率-68℃/s，冷却2速率-32℃/s。炉温高可以采用高温高速工艺提高产能。

2.4开炉、停炉

2.4.1开炉的过程

炉子的体积大约700 m3，吹扫4倍体积，约2600 m3，O2含量降到0.5%；N2的吹扫流量1300 m3/h；保温8小时,炉温800℃之后吹扫H2 500 m3/h 5个小时，约2500 m3需要7小时的 H2的浓度到95%，开始降露点到-42℃，炉子开始运行。此过程大约需要48小时（图11）。

2.4.2停炉的过程

停H2 ,N2的吹扫流量1300 m3/h，约1.9个小时，降温到250℃，可以停N2，可以开炉，需要3小时炉子能置换成空气，此过程大约需要48小时（图11）

图11：停炉、开炉过程

2.5生产运行特点

（1）加热温度高，生产效率高、产能大。

（2）炉体热惰性高炉温升降速度慢；热效率60-65%。

（3）炉体气密性较差，炉体水泄露几率高，露点-45℃。

（4）降露点需要时间长吹扫用气体的量大，开炉、停炉一般都需要48小时；

（5）炉口结构着火几率大，炉内的白粉可以通过降露点系统离线人工去除。

（目前世界上炉子公司在推广马弗+电加热式的炉型，可以结合各自的优势，以chugairo公司为代表）

3．电磁感应光亮炉

3.1电磁感应加热技术原理

当一个变化的磁场作用在一个导体上时(例如金属)，它的内部将产生许多的电流环,叫做涡流,如图12所示

图12：线圈产生磁场

根据“焦耳效应”这些涡流的电磁能将转化为热能，热能直接产生在导体内部,所以导致导体的温度上升。

3.1.1 纵向磁场（图13）

由于电磁学当中的集肤效应，由纵向磁场产生的涡流只能位于材料表面，因此，纵向磁场不能均匀加热带钢。

图13：带钢纵向磁场（青色为磁力线、黄色为感应电流、黑色的是线圈）

3.1.2 横向磁场（图14）

横向磁场磁力线全部穿透带钢产生热量，可以全部的加热带钢。

图14：带钢横向磁场（青色为磁力线、黄色为感应电流、黑色的是线圈）

3.2炉体结构

横磁感应光亮炉由马弗加热段（横磁感应加热方式）、冷却段，出入口密封箱等三部分组成。

3.2.1 电磁感应加热装置及马弗

加热段的加热器是装有导电线圈的电磁感应加热装置（图15），马弗罩外电磁感应加热装置整体都冲氮气全密封保护；马弗罩内通氢气。马弗（图16）外部通水冷却，方形结构；马弗由特殊树脂、陶瓷等材料制作，从内向外如图：A块状砖：22mm,B冷却管：内径10mm，壁厚1mm， C纤维毯：1.5mm，D支撑件：5.0mm，一种玻璃纤维好的强度。实验实际工作温度分布:600℃砖内—150℃陶瓷砖外—马弗外80℃。

图15：感应加热装置 图16：马弗结构

3.2.2冷却段

冷却段外形为圆柱性采用风箱结构，一般分1-3个区，第一区风箱可以整体移动，能够随时调节风嘴和钢带之间的距离来控制带钢的冷却速度；同时在横向分为5个区，冷却风压和流量独立控制，实现带钢横向冷却速率控制。设计冷却速率很快是传统的2倍，通常称为闪冷。

3.2.3 出入口密封结构

入口有辊式密封并设计成箱体结构，冲大量的N2密封有两个作用：起隔绝H2的作用防止着火；同时大量的N2可以吸附较多的钢板表面吸附的O2和H2O直接排走。

3.3气氛控制

炉内气氛氢气含量在85%左右，露点-50℃。露点的大小和氢气的流量有很大的关系，根据经验氢气含量75%，DP-45℃，H2的流量300m3/h；保证氢气含量85%，DP-50℃，H2的流量400-460m3/h。炉内最高氢气含量能达到89.6%其余为密封及保压充入的氮气。停炉需4小时，开炉需14个小时。

3.4加热及冷却模型

最大钢带温度：1200℃

图17：304典型加热冷却曲线 图18：430典型加热冷却曲线

建立数模可得出如上工艺曲线（图17、图18）

（1）由于加热和冷却速率很快，没有传统加热时间的概念

加热最快速率：333℃/s,传统的30℃/s左右；冷却最快速率：163℃/s, 传统的70℃/s左右。

（2）带钢板形飘曲的产生

钢带内部的应力造成：

热应力（温度场分布）：σ热＝f（E、α、w、d2T/d2y）

决定应力大小因素：材料本身的物理性能E、α，w

材料温度变化速率的2次方

应力在加热和冷却过程中产生。

σ热＞σf＝KE（h2/w2）

临界应力和钢带厚宽比的平方成正比，说明钢带越薄、越宽临界应力越小，越容易产生瓢曲。

E（GPa）=207-8.33×10-2×T(℃)温度越高临界应力越小

材料的瓢曲临界应力，热应力大于临界应力：钢带产生瓢曲。当加热和冷却速率都是均匀时是不会产生变形，只有加热、冷却速率发生变化时才产生应力。

加热过程中，由感应加热的特点和结构决定：钢带纵向的温度变化快、梯度大（加热速率最快800℃/s），又是间断加热，产生明显的拐点，因此在钢带横向产生较大压应力，容易飘曲。

在冷却过程中，由于使用闪冷技术，冷却速率非常快（最快301℃/s）、温度梯度大，有6个较大的拐点，容易产生应力瓢曲。

3.5生产运行特点

（1）带钢直接发热，加热、冷却速度非常快，炉体热惰性很小，没有升降炉温过程；热效率70-80%，生产效率高、产能大。

（2）加热、冷却速率有明显的拐点，很容易产生带钢飘曲，不利于薄料和宽料生产。

（3）马弗及连接段密封性差，外部整体设置氮气密封箱充氮气保护，马弗内遍布冷却水管泄露的几率高，发生泄漏，不好检查；炉内露点-50℃。

（4）气氛置换所需时间短，保护气体消耗量大，氢气正常消耗量400-500m3/h。

（此炉型由Fives公司在试验、推广应用较少，在Arcelor公司有使用经验）

4.结论

通过对比三种炉型的结构特点和生产经验得出：

产能及热效率：电磁感应炉高、电加热砖炉中、马弗炉低。

篇12

随着社会经济的发展，人们对无线电传输技术的质量有了更高的要求。传统的电能传输技术已经暴露了诸多问题，比如说导线接触产生的火花、碳积累及带电导体等。无线电传输技术是一种用无线电能传输的一种新技术，与传统的传输技术相比，无线电传输技术不需要用导线之间相连，这就避免了有线传输技术带来的那些问题，具有更加安全、高效、方便的优势。近些年来，无线电传输技术已经在众多领域应用，产生了非常好的效果，特别是在军事、石油、矿井、医疗等领域中的应用。因此，对无线电传输技术进行研究是非常有意义的课题。

一、无线电传输技术简述

无线电能传输 （Wireless Power Transmission，WPT）又称无线电力传输，非接触电能传输，是通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量（如电磁场能、激光、微波及机械波等），隔空传输一段距离后，在通过接收器将中继能量转换为电能，实现无线电能传输。现有的无线能量传输技术主要有三种形式：（1）电磁感应技术；（2）电磁耦合共振技术；（3）基于微波或光波的原场辐射技术。

电磁感应耦合式无线输电系统是基于一种电磁感应耦合理论、现代电力电子能量变换技术及控制理论的新型电能传输模式。无接触电能传输系统属于疏松耦合系统，传输性能一般较差。为了提高系统的传输能力，初级变换器通常采用高频变换器。可分离变压器是无接触电能传输系统的最重要组成部分，它的性能对于整个系统的稳定、高效起着至关重要的作用。发射端和接受端之间是利用电磁感应耦合的方式来传递能量的。电磁耦合共振式无线输电系统 中程无线输电方式是基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电能高效的传输。其原理是基于2个电磁波在满足规定条件的情况下，在同一波导（腔体）的不同电磁波的模式之间或不同波导（或腔体）的同一电磁波模式之间可以发生耦合谐振的现象，通过理论分析计算或实验的方法选择耦合模参数，利用强磁场耦合共振方式使能量在收发2 个谐振腔之间有效传输。远场辐射式无线输电系统 远场一般指远远大于装置尺寸的几千米以上的传输距离。只要合理设计接收机形状，采用高精度定向天线或高质量的平行激光束就可 实现远距离传能。 通过无线电波可以在微波范围内实现能量定向传输，接收端采用硅整流二极管天线可将微波能量转换回电能。

二、无线电传输技术的现状及应用

电磁感应技术一般适用于距离比较近、功率比较低的传输系统中；电磁共振技术通常在距离适度、功率中等的条件下适用；基于微波或光波的原场辐射技术一般在功率比较大、传输距离比较远的环境中适用。近些年来，随着各种便携式设备和电器的应用，采用有线的技术，既不安全，也容易磨损。特别在一些比较特殊的领域，有线传输的危害更大，比如说矿山矿井、石油、孤立的岛屿以及自然环境恶劣的环境中等。因此，无线传输技术具有极大的应用市场。

1、医疗领域。无线电传输技术的发展和应用改变了医疗领域植入式电子系统的供电方式。如心脏启博器的核电池，其充电方式一般采用ICPT和RFPT等进行体外能量传输。在医疗电子系统中，主要采取RFPT技术，通过体外与体内两个线圈之间的电磁耦合输送电能，主要有经皮能量传输和直接能量传输。随着植入式系统的复杂化，系统的功耗越碓酱螅对于短期植入式系统，电池完全可以胜任，如胶囊内窥镜。但对于长期植入式系统往往不能满足要求。无线和光电供电能解决上述问题。

2、航空领域。无线电传输技术在航空航天领域已经开始得到应用。MPT技术的发展也推动了空间太阳能发电和卫星技术的革新。空间太阳能电站发出的电能可通过微波向卫星和地面传输电能。空间太阳能电站中的WPT技术发展经历了很多的阶段发射反射和接收技术等得到了很大的发展。

3、水下领域。水下高频功率传输损耗是关键问题。由于海水是优良导体，其电阻随着频率的增长而增加。随着工作频率的提高，海水导电面积减小电流主要从电缆流通。海水作为导体损耗增加。在研究水下电能传输时可将海水看作与原边绕组同轴匝链的绕组通过增加耦合来限制电流路径以减小耦合海水的损耗。

结语：无线电传输技术是一种用无线电能传输的一种新技术，与传统的传输技术相比，无线电传输技术不需要用导线之间相连，这就避免了有线传输技术带来的那些问题，具有更加安全、高效、方便的优势。随着无线电传输技术的发展，它可以在更多领域得到普及和应用，这对于促进社会进行发展具有重大的现实作用。

参 考 文 献

篇13

物理教材中所阐述的内容主要是经典物理学的基础知识，这些理论是建立在牛顿时空观的基础上，以力学、电磁学为重点。本文就电磁学部分的教学谈谈自己的观点。

一、电磁学的知识体系

电磁运动是物质的一种基本运动形式。电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用，其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象、电磁辐射和电磁场等。为了便于研究，把电现象和磁现象分开处理，实际上，这两种现象总是紧密联系而不可分割的。透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系，才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学。对此，应从以下三个方面来认真分析教材。

1.电磁学的两种研究方式

整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行。只有明确它们各自的特征及相互联系，才能有计划、有目的地提高学生的思维品质，培养学生的思维能力。

场是物质的相互作用的特殊方式。电磁学部分完全可用场的概念统一起来，静电场、恒定电场、静磁场、恒定磁场、电磁场等，组成一个关于场的体系。

“路”是“场”的一种特殊情况。物理教材以“路”为线的框架可理顺为：静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等。

“场”和“路”之间存在着内在的联系。麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律，是以“场”为基础的，“场”是电磁运动的实质，因此可以说“场”是实质，“路”是方法。

2.认识物理规律

规律体现在一系列物理基本概念、定律、原理以及它们的相互联系中。

物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验，掌握了充分可靠的事实之后，进行分析和比较，找出它们相互之间存在的关系，并把这些关系用定律的形式表达出来。物理定律的形成，也是在物理概念的基础上进行的。

“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律。欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的，对金属导电、电解液导电适用，但对气体导电是不适用的。欧姆定律的运用有对应关系，电阻是电路的物理性质，适用于温度不变时的金属导体。

“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性，用研究电场的方法进行类比，可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念。

“电磁感应”这一章，重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律。在这部分知识中，能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线。本章以电流、磁场为基础，它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面，是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础。电磁感应的重点和核心是感应电动势。运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的。

“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践，进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场，对场的认识又上升了一步。麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律，同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步。

3.通过电磁场所表现的物质属性，使学生建立“世界是物质的”的观点

电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的。大量实验证明，在电荷的周围存在电场，每个带电粒子都被电场包围着。电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用，运动电荷的周围除了电场外还存在着磁场。磁体的周围也存在着磁场，磁场也是一种客观存在的物质。磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用。科学实验证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在，电磁场是物质的一种形态。

运动的电荷（电流）产生磁场，磁场对其它运动的电荷（电流）有磁场力的作用，所有磁现象都可以归结为运动电荷（电流）之间是通过磁场而发生作用的。麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象，得出结论：任何变化的磁场能够在周围空间产生电场，任何变化的电场能够在周围空间产生磁场。按照这个理论，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一场，这就是电磁场。电磁场由近及远的传播就形成电磁波。转从场的观点来阐述路。电荷的定向运动形成电流，产生电流的条件有两个：一是存在可自由移动的电荷；二是存在电场。导体中电流的方向总是沿着电场的方向，从高电势处指向低电势处。导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例，即导体中形成电流时，它的本身要形成电场又要提供自由电荷，当导体中电势差不存在时，电流也随之而终止。

二、以知识体系贯穿始终，使理论学习与技能训练相融合

1.场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题。电场部分是学好电磁学的基础和关键。电场强度、电势、磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念。电场线、磁感应线是形象地描述场分布的一种手段。