电磁电容在活中的应用

1、电磁兼容的概念及设计方法摘要电和磁是相互关联的。每一台电子设备都不可避免电磁兼容 问题。因此，为了使电子设备可靠运行，必须研究电磁兼容技术。以 实例说明了电磁兼容的思路和设计方法。 通过对电磁干扰源的明确认 识，对电磁干扰引入路径的清楚了解， 针对电磁干扰敏感的接收电路 进行重点保护。例如，欧共体将产品的电磁兼容性要求纳入技术法规，强制执行89/336/EEC指令，规定从1996年1月1日起电气和电子产品必 须符合电磁兼容性要求，并加贴 CE标志后才能在市场销售。为了与国际接轨，我国外经部和国家出入境检验局于1999年1月起对个人计算机、显示器、打印机、开关电源、电视机和音响 设备实施电磁兼容

2、性强制检测。国家技术监督局规定从2002年10月起陆续对声音和电视广播设备、 信息技术设备、家用电器、电动工 具、电源、照明电器、电点火驱动装置、金融结算电子设备、安防电 子产品和低压电器实施电磁兼容性强制性认证。3为了人身和某些特殊材料的安全电磁波通过与电爆装置的控制电路感应耦合， 形成的干扰电流可能引起电爆装置爆炸。因此 GJB786中规定，电引爆器导线上的电磁干扰感应电流和电压必须小于最大不发火电流和电压的15%另外，各种燃油在强电磁场的作用下（直接照射、电火化、静电放电） 有发生燃烧和爆炸的危险，电磁能量通过对人体组织的物理化学作用 会产生有害的生理效应。因此，为了人身和某些特殊材料的

3、安全， GJB786中还规定，电子设备的电磁辐射量连续波的平均功率密度不 允许超过4mW/cm脉冲波的平均功率密度不允许超过 2mW/cm4 为了当今和未来战争的需要核爆炸时产生的电磁脉冲，以光速向外辐射传播，其电场强 度可达105V/m,磁场强度可达260A/m脉冲宽度为20ns量级，电磁 脉冲峰值处频率为105Hz。这种电磁脉冲作用于电子设备时，轻者造 成电子设备性能恶化，重者造成电路元件损坏。特别是当今和未来战争中，已经应用的电磁脉冲弹和正在研 制的高功率微波武器都具有类似核爆炸时产生的电磁脉冲辐射，将对电子设备构成致命威胁。而电磁兼容可以为对抗这种威胁提供基本技 术指导。四.电磁兼容的

4、具体实例1 对电磁干扰源要有明确的认识例如，某探测设备在探测元件无输入信号时， 其放大器输出 端的干扰信号峰值为50.8mV,远远超过了该探测设备输出端最小探 测信号电压峰峰值4.0mV的要求，致使整个设备无法正常工作。该台探测设备的驱动电源采用直流斩波式方波交流电源， 驱 动螺线管电磁铁往复运动， 由上可见， 驱动电源的负载为感性的电磁 线圈。对感性的电磁线圈采用直流斩波式方波交流电源供电， 在斩波 时将产生严重的电磁干扰。 因为感性的电磁线圈中的电流变化必然产 生感应电动势， 电流变化越快， 产生的感应电动势越大。 这种感应电 动势将会通过某种路径传导耦合到放大器的输出级， 而成为严重的电

5、 磁干扰。该台探测设备的驱动电源采用线性纯正弦波电源时， 在探测 元件无输入信号时，在放大器输出端最大探测信号电压峰峰值仅为 4.4mV。而且有随机性质的噪声电压，其峰峰值最大为3.0mV。说明原来干扰信号已被极大地消除。从该项工作中， 使我们体会到电磁干扰的严重性， 对电磁干 扰的认识仅停留在一般的水平上， 广泛地、全面地采取各种抗干扰措 施也不一定见效，必须抓住主要矛盾。再举一例，某电子设备， 当打开电源开关时， 其测量显示呈 紊乱状态。 究其原因，正是在电源开关时刻， 电路由一种稳态转换到 另一种稳态的过渡过程中，所出现的过电压、过电流所致。为此，采 取一定容量和电压的氧化锌压敏电阻并联

6、在电源上， 便收到了较好的 效果。这也说明对电磁干扰源有明确认识时， 才能有的放矢地采取抗 干扰措施，效果明显。2 对电磁干扰可能的传播路径要有清楚了解 在核聚变化学研究中，将巨大的微波能量耦合到等离子体 中，以提高核聚变物理参数。为此，需要高能大功率发射系统。其主 电源脉冲电压达20kV，最大脉冲宽度30ns,最高脉冲功率2400kW 该电源通过电感储能， 直流开断， 脉冲整形等一系列环节， 由微机控 制来实现。调试过程中，当电压达数 kV时，系统便无法正常运行。轻 则控制程序出错,重则程序全部被冲掉,更严重时微机芯片被烧毁。 由于对电磁干扰认识肤浅, ,盲目地采取各种措施,如重新布线,改

7、善接地,增加电磁屏蔽和隔离等等, 忙了几个月均不能根本解决问题, 挫折迫使我们冷静下来。 在进行了科学分析后, 认定必须要对幅度高 达数kV，前后沿很陡的这一电磁干扰源有清楚了解，并对其可能传 播的路径采取加强隔离措施。 在对光电隔离器采取双重设计后, 微机 能稳定、可靠地工作了。电磁在生活中的应用电磁学从原来互相独立的两门科学（电学、磁学）发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电 流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象，加上麦克 斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。指南针是用以判别方位的

8、一种简单仪器。指南针的前身是中国古代四 大发明之一的司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁 针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。 磁针的北 极指向地理的北极，利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。地球是个大磁体，其地磁南极在地理北极附近，地磁北极 在地理南极附近指南针在地球的磁场中受磁场力的作用，所以会一端指南一端指北。电磁炉工作原理电磁炉作为厨具市场的一种新型灶具。它打破了传统的明火烹调方式采用磁场感应电流（又 称为涡流）的加热原理，电磁炉是通过电子线路板组成部分产生 交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁 力线而在锅具

9、底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使 锅具铁原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能(故：电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具，所以热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍)使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的 目的。具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、 对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优 点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。因此，在电磁炉较普及的一些国家里，人们誉之为“烹饪之神”和“绿色炉具”。工作过程由于电磁炉是由锅底直接感应磁场产生涡流来产 生热量的，因此应该选择对磁敏感的铁来作为炊具，由于铁对磁

10、 场的吸收充分、屏蔽效果也非常好，这样减少了很多的磁辐射， 所以铁锅比其他任何材质的炊具也都更加安全。此外，铁是对人 体健康有益的物质，也是人体长期需要摄取的必要元素。电磁屏蔽电磁屏蔽(electromagnetic shield)是指利用导电材料或铁磁材料制成的部件对大容量汽轮发电机定子铁心端部进 行屏蔽，以降低由定子绕组端部漏磁在结构件中引起的附加损耗与局 部发热的措施。在通信方面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

11、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。电磁起重机利用电磁原理搬运钢铁物品的机器。电磁起重机的主要部分是磁铁。接通电流，电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方。 切断电流，磁性消失，钢铁物品就放下来了。 电磁起重机使用十分方便，但必须有电流才可以使用，可以应用 在废钢铁回收部门和炼钢车间等。利用电磁铁来搬运钢铁材料的装置叫做电磁起重机。电磁起重机能产生强大的磁场力，几十吨重的铁片、铁丝、铁钉、废铁和其他各 种铁料，不装箱不打包也不用捆扎，就能很方便地收集和搬运，不但 操作省力，而且工作简化了。装在木箱中的钢铁材料和机器可以同样 搬运。起重机工作时，只要电磁铁线

12、圈里电流不停， 被吸起的重物就 不会落下，看不见的磁力比坚固的链条更可靠。 如果因某种原因断了 电，就会造成事故，因而有的电磁起重机上装有钢爪， 待运送的重物 提起后，坚固的钢爪就自动落下来紧紧地扣住它们。 起重机不能搬运 灼热的铁块，因为高温的钢铁不能磁化。大的电磁起重机，一下子能 提起近百吨重物，图中的电磁铁直径约1.5米，可提起16吨的物体。电磁继电器一般由 电磁铁,衔铁,弹簧片,触点 等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流， 从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的 拉力吸向铁芯，从而带动衔

13、铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。 当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力 返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器 的“常开、常闭”触点，可以这样来区分： 继电器线圈未通电时处于 断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。电磁辐射电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场 构成的平面，有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类， 从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外

14、光、X-射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在 380至780纳米之间，称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的 物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对 零度的物体。电磁波：从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡 是能够释出能量的物体，都会释出电磁波。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，人们也看不见无处不在的电磁波。 电 磁波谱是无线电波，微波,红外线,可见光,紫外线,伦琴射线（X射线）, 伽玛射线.应用：无线电波用于通信等微波用于微波炉红外线用于遥控、热成像仪、红外制导导弹等可见光是所有生物用来观察事物的基础紫外线用于医用消毒，验证假钞，测

15、量距离,工程上的探伤等 X射线用于CT照相伽玛射线用于治疗，使原子发生跃迁从而产生 新的射线等.无线电波。无线电广播与电视都是利用电磁波来进行的。电磁在生活中的应用摘要：电磁学在大学物理中是一个难点，然而其在日常生活中有着极 为广泛的应用，我们的生活与其息息相关，因此学好它是必不可少的. 关键词：电磁学 用电器 生活应用 以下是电磁学在我们的生活中的具体应用：一. 电磁炉采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，电磁炉是通过电 子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时， 锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相

16、碰撞、摩擦而产 生热能（故：电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发 热传导给锅具，所以热效率要比所有炊具的效率均高出近 1倍）使器 具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。二、自动空气开关当电路由于短路或者用电器总功率过大等原因导致电流过大时 ， 电磁铁P磁性变强，吸引衔铁Q的力变大，使衔铁转动，闸刀S在弹力 作用下自动开启，切断电路,起到保险的作用.三恒温箱这是某养殖场需要一种温度可调的恒温箱，以下为工作原理：这种 恒温箱实际是电磁继电器的又一应用。为其设计制作的恒温箱电路示 意图,电热丝是恒温箱的加热元件，图中的水银温度计为导电温度计， 上面的金属片A的高度可

17、以调整，下面的金属片B与温度计中水银接 触,该温度计的水银泡放置到恒温箱内.四. 喇叭喇叭音圈加电流后在磁隙中运动，从而带动纸盆振动发出声音。五. 电铃线圈通电后，吸合软铁芯运动，从而带动铃锤敲击铃皮发出响声。六. 电磁锁电磁线圈通电后，吸合锁芯。七无线电广播与电视无线电广播与电视都是利用电磁波来进行的。在无线电广播中， 人们先将声音信号转变为电信号，然后将这些信号由高频振荡的电磁 波带着向周围空间传播。而在另一地点，人们利用接收机接收到这些 电磁波后，又将其中的电信号还原成声音信号， 这就是无线广播的大 致过程而在电视中，除了要象无线广播中那样处理声音信号外， 还要 将图象的光信号转变为电信

18、号，然后也将这两种信号一起由高频振荡 的电磁波带着向周围空间传播，而电视接收机接收到这些电磁波后又 将其中的电信号还原成声音信号和光信号， 从而显示出电视的画面和 喇叭里的声音。无线电广播利用的电磁波的频率很高，范围也非常大，而电视所 利用的电磁波的频率则更高，范围也更大。八. 电磁起重机电磁吸盘：由盘形钢壳和壳内的激磁线圈组成，用以吸取导磁性物 料，又称起重电磁铁，通常挂在起重机吊钩上使用，其电缆随吊钩一起 升降。按工作原理可分为电磁式和永磁式。 电磁式靠线圈通直流电激 磁吸料，断电去磁卸料。为防止断电时物料坠落，带这种吸盘的起重 机一般需要有备用电源。圆形电磁吸盘用得最多。九. 电磁选矿电磁选矿是通过电磁铁通电产生磁性从而把有磁性的矿吸附没磁性的被阻挡到另一边 从而进行选矿。十.电磁继电器电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和和被控制系 统。通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较 大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、 转换电路等作用。电磁继电器的工作原理和特性 ： 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在 线圈两端加上一定的电压， 线圈中就会流过一定的电流， 从而产生电 磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁 芯，从而带动衔铁