电磁应用漫谈
http://www.newdu.com 2024/11/28 10:11:07 人民教育出版社 佚名 参加讨论
电磁应用漫谈 山东省邹平县第一中学 李 进 如果把电磁学以及电磁技术比作参天大树，那么电磁理论就是深深的树根和粗壮的树干。电磁学和电磁技术的各个分支就好像众多的树枝，有关电磁现象的发现就好像鲜艳的花朵，而磁技术的应用就是累累硕果。 一、收音机 收音机用到多种磁性材料和磁性器件。例如，收音机中都要使用电声喇叭把电信号变成声音，而一般最常用的电声喇叭便是永磁式电声喇叭。这种喇叭的结构示意图如图1所示，收音机所收到的电台发射机已将声音转换成的电信号，在受到电声喇叭中永久磁铁的磁场作用而使电线圈振动发声。这样便将电台发射的已转换为电信号的声音复原了。电声喇叭中的永久磁铁的磁场在这种电-声转换中起了重要的作用。喇叭则将电线圈的振动发声放大。另外在收音机中转换高频率的电信号和低频率的电信号也都需要使用多种的高频变压器和低频变压器，这些变压器也需要使用多种的磁性材料。  为了提高收音机的灵敏度和接收距离，需要使用天线。如果利用磁性材料制成磁天线，不但可以显著减小天线的尺寸，而且还可以显著提高收音机的灵敏度。这种磁天线的性能既同天线的设计有关，又同磁性材料的磁特性有关。 收音机工作时需要使用电源。有使用电池作电源的，也有使用交流电源的。在使用交流电源时，又需要使用变压器来改变电压。变压器也需要采用磁性材料。 这样可以看出，我们使用的收音机虽然体积很小，但是却离不开磁性材料，和用多种磁性材料制成的多种磁性器件。 二、电视机 电视机是我们生活中经常应用的另一种电器。磁在电视机中的应用也是相当多的。同收音机相比较，电视机不但能听到声音，而且能看到活动的图像。在彩色电视机中还能看到色彩鲜艳逼真的彩色活动图像。因此电视机要应用比收音机更多数量、更多种类和更多功能的磁性材料和磁性器件。具体说来，电视机除了也使用收音机所使用的多种磁变压器和永磁电声喇叭外，还要使用磁聚焦器、磁扫描器和磁偏转器。  电视机的结构和工作原理是很复杂的。这里只简单地介绍磁在电视机中的作用。关于电视机中的声音部分基本上同收音机相似，这里就不再介绍，而只说明同活动图像相关的磁的应用。电视机中的活动图像的放映是在显像电子管中进行的。电视台将活动图像转换成电信号后通过无线或有线传送到电视接收机（简称电视机）中，经过一定的电信号变换和处理后再传送到显像管中。在显像管中，反映活动图像的电子束经过磁聚焦器、磁扫描顺和磁偏转器的磁场聚集、扫描和偏转作用后投射到显像管的荧光屏上转换为光的活动图像。图2示出电视机显像管应用的磁聚集器和磁偏转器的示意图。图中虚线为偏转的电子束。可以看出磁在电视机中的应用是很多的。彩色电视机由红、绿、兰3个基色信号组成彩色活动图像，因此显像管中含有3组电子束及它们的磁聚焦、磁扫描和磁偏转磁器件。再将3种基色活动图像合成彩色图像。因此，彩色电视的设备和成像过程等都更为复杂。但却都是采用一定的磁场来控制电子束的运动而完成成像的。 三、汽车 汽车是现代的一种重要交通工具。一般汽车中使用的电话、收音机和电视机中都要应用到多种的磁性材料和磁性器件。在现代一些新型汽车中磁的应用就更加增多。例如现代一种新型家用小汽车便使用了32台小型永磁电动机，它们分别应用于时钟步进电机、录音机走带机械、电子计价器步进电机、电控反光机、车高调整泵、自动车速调节泵、起动电机、可伸缩车前灯、车前灯冲洗器、水箱冷却风扇、电容器冷却风扇、活门控制、颈部防损控制、车前灯擦净器、前窗冲洗器、前部擦净器、后窗冲洗器、后部擦净器、电动车窗、油泵、汽车门锁、可调减振器、空气净化器、后部空调器、汽车天线、遮阳车顶、大腿支撑泵、侧面支撑泵、气动腰部支撑泵、座椅斜倚器、座椅升降器、座椅移动器、真空泵、空气调节器、室温传感器、暖风机。图3是这种汽车使用的各种小型永磁电动机的示意图。  除上述的几种家用电器需要使用多种的磁性材料和磁性器件外，还有许多家用电器也要应用到磁，例如，电冰箱中的磁门封条和电动机，洗衣机、空调器、除尘器和电唱机中用的电动机，微波炉中用的磁控管，电门铃中用的电磁继电器，电子钟表中用的小型微型电动机等。可以看出，现代生活离不开磁。 四、磁悬浮列车 当前许多国家都在为提高陆地交通运输的速度、减少甚至消除汽车燃料对环境的污染而进行着多方面的研究和试验。磁浮列车和磁储氢汽车的研究、试验和初步应用便是其中之一。  目前一般火车的速度只有每小时约几十公里到上百公里，在多方面采取一些改善措施后可以提高到每小时约100~200公里或稍高一些。但是由于火车速度越高，火车车轮与铁轨之间的摩擦也越大，这就限制了火车速度的进一步提高。如果能够使火车从铁轨上浮起来，消除了火车车轮与铁轨之间的摩擦，不就能很大地提高火车的速度吗？但是如何使火车从铁轨上浮起来呢？一般说来有两种可能的浮起方法。一种是气浮法，就是使火车向铁轨下的地面大量高速喷气而利用其反作用力把火车从铁轨道上浮起，但这样会激扬起大量尘土和产生很大噪声，都会对环境造成尘土和噪声污染而不能采用。另一种是磁浮法，就是利用火车与铁路轨道之间的磁作用力使火车从铁轨上浮起来，这样既不会场起尘土，也不会产生喷气噪声，因而是一种提高火车速度的好方法。那么磁浮列车（也称磁悬浮列车）是怎样工作的呢？磁浮列车所用的产生磁场的磁体或称磁铁可以采用永磁体，一般由磁体或超导磁体或它们组合的复合磁体等。磁浮列车的优点较多，例如运行平稳，舒适性好；安全性高；速度调节范围宽，可适用于不同的距离和不同的要求；噪声低，既无铁轨与车轮的摩擦噪声，又无传动和滚动噪声；平时由计算机对电力和电子设备进行检测，不需要一般火车的机械等例行检修，故维护费用低。但是，修建磁浮铁路和制造磁浮列车的初投经费却是很高的。   目前尚处于研究和试验中的磁储氢汽车是另一类具有土特优势的磁交通设备。因为目前使用的汽车所用的燃料汽油在燃烧时产生的废气会造成环境污染，汽油的来源石油在地球上是有限的，因此研究和应用在汽车上既无污染、来源又丰富的新的汽车燃料便成为当前的一个重要问题。这问题是否也可以从磁科学技术来解决呢？利用磁储氢材料作汽车燃料就是一个重要的解决途径。什么是磁储氢材料？磁储氢材料有什么特点？从科学研究知道，氢是一种无污染或严格说污染极微小的燃料，可供燃烧的单位质量的能量密度很高。根据科学推算，地球上的石油储量只够用较短时期，但氢含有的作为燃料的化学能和作为热核聚变能源的核聚变能却可供使用约1千亿（1011）年，这比地球的年龄还要长，大约相当于宇宙演化年龄，甚至更长。但是要在汽车中使用氢的化学能，却不能简单地使用纯气态氢或纯液态氢作燃料。这是因为纯气态氢的体积太大，而且纯气态氢和纯液态氢都有易燃烧爆炸的安全问题。如果使用固态储氢材料，即将氢以固态化合物的组元形态存储在固态材料中，然后在一定的条件下释放出气态氢用作汽车燃料。在固态储氢材料中，磁性材料和含强磁性元素的化合物的磁储氢材料占有重要的地位。例如常用的储氢材料就有镍－镁－氢化物（NiMgH4）、铁－钛－氢化物（FeTiH1．95）和镧－镍－氢化物（LaNi5H7）等。目前已经进行过在汽车中应用磁储氢器的许多试验。这些磁储氢器在使用一定时间后，又需要在一定条件下进行再充氢气。这就像蓄电池在使用一定时间后需要进行再充电一样。不过目前的磁储氢器的不足之处是磁储氢材料的重量还较大，还需要进一步减轻磁储氢材料的重量。还有即将在汽车中应用的氢燃料电池，虽未用到磁，却也是值得关注的。 (责任编辑：admin) |
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