解析：铁磁性物质是由很多已经磁化的小区域即磁畴组成的，磁化前，各个磁畴的磁化方向不同，杂乱无章地混在一起，各个磁畴的作用在宏观上互相抵消，物体对外不显磁性.磁化过程中，由于外磁场的影响，磁畴的磁化方向有规律地排列起来，使得磁场大大加强.
铁磁材料具有“磁畴”结构，有较高的磁导率、软硬不同的铁磁材料有不同的磁滞回线、.被磁化过的铁磁材料具有磁性。都是铁磁材料的特性（好像多了一条）。
先介绍一下居里点the Curie temperature 居里点或居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。低于居里点温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里点温度时,该物质成为顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为10的负6次方。19世纪末，著名物理家居里在自己的实验室里发现磁石的一个物理特性，就是当磁石加热到一定温度时，原来的磁性就会消失。后来，人们把这个温度叫“居里点”。在地球上，岩石在成岩过程中受到地磁场的磁化作用，获得微弱磁性，并且被磁化的岩石的磁场与地磁场是一致的。这就是说，无论地磁场怎样改换方向，只要它的温度不高于“居里点”，岩石的磁性是不会改变的。根据这个道理，只要测出岩石的磁性，自然能推测出当时的地磁方向。这就是在地学研究中人们常说的化石磁性。在此基础之上，科学家利用化石磁性的原理，研究地球演化历史的地磁场变化规律，这就是古地磁说。 为了寻找大陆漂移说的新证据，科学家把古地磁学引入海洋地质领域，并取得令人鼓舞的成绩。 第二次世界大战之后，科学家使用高灵敏度的磁力探测仪，在大西洋洋中脊上的海面进行古地磁调查。之后，人们又使用磁力仪等仪器，以密集测线方式对太平洋进行古地磁测量。两次调查的资料使人们惊奇地发现，在大洋底部存在着等磁力线条带，而且呈南北向平行于大洋洋中脊中轴线的两侧，磁性正负相间。每条磁力线条带长约数百千米，宽度在数十千米至上百千米之间不等。海底磁性条带的发现，成为本世纪地学研究的一大奇迹。1963年，英国剑桥大学的一位年轻学者.瓦因和他的老师.马修斯提出，如果“海底扩张”曾经发生过，那么，大洋中脊上涌的熔岩，当它凝固后应当保留当时地球磁场的磁化方向。就是说在洋脊两侧的海底应该有磁化情况相同的磁性条带存在。当地球磁场发生反转时，磁性条带的极性也应该发生反转，磁性条带的宽度可以作为两次反转时间的度量标准。这个大胆的假说，很快被证实了，人们在太平洋、大西洋、印度洋都找到了同样对称的磁性条带。不仅如此，科学家还计算出在7600万年中，地球曾发生过171次反转现象。 研究还发现，地球磁场两次反转之间的时间最长周期约为300万年，最短的周期约为5万年，两次反转的平均周期约为42～48万年。目前，地球的磁场方向己保留70万年了，所以，人们预感到一个新的磁场变化可能正在向我们靠近。 对于海底磁性条带的研究仍在继续之中，许多问题仍找不到令人满意的答案。例如，对于地球磁场为什么要来回反转这个最基本的问题，就无法解释清楚。尽管科学家们提出过种种假说，但其真正的原因还是不清楚的。也就是说，地球发生磁场转向的内在规律之谜，有待于科学家们去继续探索。再介绍铁磁材料 （1）铁磁性物质只要在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和，不但磁化率＞0，而且数值大到10－106数量级，其磁化强度M与磁场强度H之间的关系是非线性的复杂函数关系。这种类型的磁性称为铁磁性。 （2）铁磁性物质只有在居里温度以下才具有铁磁性；在居里温度以上，由于受到晶体热运动的干扰，原子磁矩的定向排列被破坏，使得铁磁性消失，这时物质转变为顺磁性。 （3）特点 A、磁性很强，通常所说的磁性材料主要是指这类物质。 B、磁滞现象。 C、自发磁化： 铁磁性物质内的原子磁矩，通过相邻晶格结点原子的电子壳层的作用，克服热运动的无序效应，原子磁矩是按区域自发平行排列、有序取向，按不同的小区域分布，这种现象称为自发磁化。 未配对的3d电子壳层： Fe、Ni、Co、Mn D、磁畴 自发磁化的小区域，称为磁畴。各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。 然后说明一下测量实验铁磁材料的居里点实验目的：初步了解铁磁物质有铁磁性转变为顺磁性的微观原理，学习用JLD——Ⅱ型居里点测试仪测量居里温度的原理和方法。实验仪器：JLD——Ⅱ型居里点测试仪一套（主机一台、加温炉一台、样品5只）、ST16B型示波器实验原理：对于铁磁物质来讲，由于有磁畴的存在，因此在外加的交变磁场作用下将产生磁滞现象。磁滞回线就是磁滞现象的主要表现。如果将铁磁物质加热到一定的温度，由于金属点阵中的热运动的加剧，磁畴遭到破坏时，铁磁物质将转变为顺磁物质，磁滞现象消失，铁磁物质这一转变温度称为居里点。本居里点测试仪就是通过观察示波器上显示的磁滞回线的存在与否来观察测量铁磁物质的这一转变温度的。本仪器通过给绕在样品上的线圈通交变电流，从而产生交变磁场。在给加热炉加热过程中，在示波器上找出居里点。 实验步骤：1、将加热炉的连线接于电源箱前面的两接线柱上。将铁磁材料样品与电源箱用专用线连接，并把样品放在加热炉中。将温度传感器、降温风扇的接插件与接在电源前面板上的传感器接插件对应相接。2、将B输出与示波器上的Y输入，H输出与X输入用专用线相连接，“升温——降温”开关打向升温，开启电源箱上的电源开关，并适当调节示波器上Y、X调节，示波器上就显示出了磁滞回线。3、炉上的两风门（旋钮方向和加热炉的轴线方向垂直），将“测量——设置”开关打向“设置”，设定好炉温后，打向“测量”，加热炉工作，炉温逐渐升向设置的温度。4、温达到该样品的居里点时，磁滞回线消失，同时数显温度表显示测量的温度值——居里点。打开加热炉上的两风门（风门上的旋钮方向和加热炉的轴线方向平行），把“升温——降温”开关打向降温，让加热炉降温后，换一样品重复上述过程，直到样品测完为止。
收录日期：2019年3月18日钒是一种重要的合金金属，是现代工业发展所需的重要添加剂。钒具有延展性好、质坚硬、无磁性、耐腐蚀性强、不易氧化等特点。通过在钢铁中添加钒，可以显著提高钢材的强度、韧性、延展性、耐损性和耐热性。因此，钒广泛用于冶金、宇航、铁路、国防军工等部门。近年来，钒在清洁能源方面的研究有很大进步，钒氧化还原电池已经开始用于商业能源存储系统，世界上首条最大规模的钒电池生产线已在我国开通。中国不仅主要是世界第一大钒资源国，也是第一大生产国和消费国，在国际钒市场占有重要地位。一、全球和中国钒资源分布概况（一）全球钒资源分布概况。全球钒资源主要集中在少数国家和地区。据美国地质调查局（USGS，2017）统计，2016年全球钒的储量为1，万吨（钒含量）。世界钒资源主要分布于中国、俄罗斯、南非和澳大利亚。2016年，中国储量900万吨，居第一位，占世界总储量的，其次是俄罗斯、南非和澳大利亚，上述4个国家储量合计占到世界总储量的99%以上。（二）中国钒资源分布概况。中国钒资源丰富，主要赋存于钒钛磁铁矿和石煤之中，大中型矿床储量占到总储量的90%以上。中国的钒钛磁铁矿广泛分布于四川、湖南、安徽、广西、湖北、甘肃等省（区），其中四川钒储量居全国之首。我国产钒的主要来源有钒钛磁铁矿和石煤。钒钛磁铁矿提钒的产出率较高，对周围环境的污染较低。含钒石煤是中国特有的钒资源，石煤中含V2O5达以上。二、全球和中国钒矿供需现状及趋势（一）全球钒矿供需。全球钒资源开发利用以钒钛磁铁矿为主。从全球钒矿生产来看，2000～2016年，全球钒产量呈现逐渐增长态势，年产量由62，000吨增长至74，000吨。全球钒生产高度集中于中国、俄罗斯、南非和巴西等国，几乎供给了全球的原生钒需求。2016年我国钒矿产量占世界钒矿产量的，占世界第一。世界钒资源消费量也逐渐上涨，由2000年约35，000万吨增长到2016年约81，000万吨。从全球钒消费结构看，钢铁依然是钒的主要消费领域约，约有85%的钒用于冶金行业。（二）中国钒矿供需。我国钒矿市场供需形势一直处于供过于求的状态，产量、消费量持续上涨。从我国钒矿生产看，2000～2016年，我国钒年产量增长了5倍左右，并在2007年后超过南非成为世界第一大钒矿生产国。但钒矿的大量开采及冶炼对环境有严重的影响，我国在为世界生产供应钒矿资源的同时，也面临着相关环境问题的制约及相应环境政策的选择。从我国钒矿消费结构看，我国钒消费量随着钢铁工业的快速发展而快速增长，年消费量由2008年不足3，000吨增长至2016年36，000吨左右。受2008年金融危机影响，钒消费量出现大幅负增长。自2011年以来，我国的钒消费量急剧上升。2014年之后，受钢铁行业“去产能”去产能的影响，我国钒消费量出现负增长。从中国钒矿供需可以看出从2009年起，我国钒矿常年处于生产过剩的局面，也就是说我国每年约有2万吨左右的钒产品为世界出口或剩余。（图1，数据来源：World Metal Production、国际钒技术委员会、安泰科）从我国钒矿进出口数据来看，从2000年开始，我国钒矿向全球大量出口，进口微小。国际钒市场价格相对稳定，市场需求较强，因此国内市场出口意愿较强。我国平均每年出口V2O5约在1万吨左右，2009年受中国钢材需求我国钒矿产量一时大幅上涨，出口量达到最高达点约19，500吨。而钒矿进口几乎很小，对外依存度很低。我国钒矿进口的货源大多来自南非和印尼，受到海运时间较久、运费较高等因素影响，因此进口量偏低。从我国钒矿价格来看，从2010年以来由于国内钢铁行业大量需求，钒价一直处于较高的价格。随着2014年后我国钢铁行业“去产能”后，面对需求疲软，钒价出现一度下滑趋势。因我国限制钒渣的进口和攀枝花地区受环保压力全面停产，钒价从2017年起一直居高不下，下游企业出现囤货抢货的现象，原料市场波动明显。（图2，数据来源：《中国海关统计年鉴》和联合国商品贸易数据库）（三）未来市场。目前，中国对环境污染风险高的废塑料、未分拣废纸、废纺织原料、钒渣等四大类固体废物禁止进口。钒渣是提炼钒产品的重要原料，这一消息同时加剧了国内市场囤货倾向。其次我国产量最大的攀钢和成钢集团因为受到了环保的限制，导致自产钒产量比例下降，市场供不应求局面严重。受到环保的压力，普通钒厂的进入壁垒越来越高。钒产品在原料市场和国际市场的供应都受到影响，钒系产品未来一段时间的供应会相应减少。20世纪以来，新型清洁电池钒氧化还原液流电池的研发越来越成熟。钒电池是现在市场发展势头较强的绿色环保蓄电池之一，有着非常多的应用领域。如可作为高层建筑、机场等备用电源，可作为太阳能等发电系统的配套储能装置，为航运提供电力等。与其他化学电池相比，钒电池安全性高，工作时间更长、更稳定，连续充放电次数可达数千次。因受资源限制，美国、日本等发达国家钒电池的应用并未在本国掀起热潮。“十三五”以来，我国产业结构升级，新兴产业迅速发展，企业的研发能力也明显越来越高。我国四川攀枝花钒电池的研发已进入应用阶段，且我国钒资源储量丰富，钒电池的发展是大势所趋，未来需求也会大幅上涨。因此面对当前市场紧张，未来大量需求的钒资源，我国应合理开采，扩大进口，保证资源的有效供应。三、我国钒资源开发利用存在的问题（一）开采过量。钒在我国是一种战略性新兴产业密切相关的矿种。虽然我国钒钛磁铁矿和石煤资源极为丰富，但以2016年我国钒资源的储量和开发利用水平计算，中国钒资源的开采仅可满足未来100年的需求。在我国陕西、贵州、河南等地的钒资源保障程度低、产业链短，产业转型问题加剧。随着我国高强度钢筋和钒电池的推广，未来钒矿需求会大幅增长，为防止未来出现供不应求的局面，我国应合理限制钒矿的开采。（二）开采工艺不成熟。我国钒矿开采过程中废弃现象严重。在钒钛磁铁矿开采中，钒资源的综合利用率仅为47%。而我国钒矿大部分钒来自于石煤中提取，资源综合利用率更低，开采工艺相对落后。虽然石煤中钒的提取成本相对较低，但开采过程中会将伴生的所有有用贵金属、多金属、非金属作为废石丢弃，造成资源的极大破坏和浪费。在钒矿开采中，最初埋在地下并且对地表没有影响的铀矿被人工暴露在地表，造成严重的放射性污染。（三）严重污染环境。虽然钒矿本身毒性不大，但是钒矿冶炼主要是生产五氧化二钒，这种化工产品对人体有较大毒害，生产钒矿的废气中含有氯化氢、二氧氯气，对人身体和农林业有毁灭性的破坏;其次，冶炼过程中产生的废水、废渣和燃料的燃烧也会对环境造成不同程度的污染。我国在过量生产钒的同时，也同时面对着严重的环境污染问题。四、我国钒资源开发利用建议钒矿是一种重要的战略矿种，我国是世界上钒矿储量最大、产量最多、消耗最大的国家，钒矿市场面临着严重的供需不平衡。经上述供需分析和我国钒矿开发利用过程中存在的问题提出以下几点建议：（一）完善立法法规。2011年我国出台了对钒矿排放等相关的规定《钒工业污染物排放标准》，陕西省也随后颁布了《钒矿采选冶项目环境准入规定》。现阶段有关钒矿的保护性开采与监管的立法工作明显滞后，缺乏配套法律法规。我国应尽快完善立法，制定钒矿有偿使用的法规和实施细则，健全钒矿开采及冶炼的法制管理体系。（二）合理开采资源。由于我国钒矿开采资源利用率低，应加大对伴生矿产的综合利用率，提高回采率，合理开发利用优势矿产。对于环境污染问题，我国钒矿的开采应尽量选择底下开采方式，避免对植被和山体的破坏。各市区政府在进行规划时应充分考虑环保方面的因素，建立有效的生态补偿，争取实现“绿色矿山”开发，杜绝钒矿开发过程中的浪费现象。（三）严格控制钒矿大量出口。我国每年向世界出口大量的钒产品，而当前我国在生产钒矿的同时也面临着一系列的资源浪费和环境污染问题。我国钒矿应在满足国内需求之外合理开采，严格控制钒矿的出口，并建立出口管理措施，以保持市场平衡。（四）加强国际市场合作。我国是钒矿产量和储量最大的国家。应利用市场和资源优势提高我国在钒矿市场上的话语权。且钒矿储量丰富的国家都是金砖国家，我国应利用国际合作的优势，建立矿产资源运输通道建设，扩大钒矿进口以备缓解国内供需紧张的局面。（五）加强关键工艺研发力度。针对我国在冶炼钒产品生产关键工艺技术方面还存在制约瓶颈、开采工艺不成熟和环境污染等问题，我国应加大研发投入，企业内建立专门的研发管理体系，在高效提钒、提高钒的回收利用、清洁生产等方面应进一步研究，加强资源的综合利用。主要参考文献：[1]熊威娜.钒矿开发对水环境的影响及其治理[J].能源环境保护，（6）.[2]肖六均.攀枝花钒钛磁铁矿资源及矿物磁性特征[J].金属矿山，2001（1）.[3]王学文，王明玉.石煤提钒工艺现状及发展趋势[J].钢铁钒钛，（1）.[4]夏玉丹，宋辉，杨斌.浅谈五氧化二钒的市场状况和生产工艺[J].贵州化工，（4）.[5]盛凤军.全钒液流电池技术及其应用[J].广东化工，（20）.[6]周天颂，樊永安.大地呼唤和谐——湘西州禁钒工作正在进行中[J].国土资源导刊，2005（5）.[7]李晓宇，叶蕴琪，张福良，王丹.新时期我国钨矿资源现状及管理政策建议[J].现代矿业，（12）.
炭质页岩(石煤中)含钒矿物有含钒云母、含钒高岭土、含钒氧化铁矿、含钒电气石、含钒石榴子石等。钒在云母类、石榴子石类矿物中，以三价钒代替三价铝进入硅酸盐矿物晶格中。在氧化物矿物和黏土类矿物内，钒是一种混入物。
炭质页岩中钒的物相分析通常分为3相:氧化铁矿物和黏土矿物中的钒;云母类矿物中的钒;电气石和石榴子石中的钒。
高岭石、赤铁矿、针铁矿等易溶于盐酸溶液中，云母和电气石不溶。含钒云母是比较难溶的硅酸盐矿物，盐酸、硝酸、高氯酸都不能将它溶解，只有氢氟酸能将其溶解。含钒电气石在浓氢氟酸中加热半小时，其溶解率低于10%，但可用过氧化钠熔融分解含钒电气石。
试剂
过氧化钠。
氢氟酸。
盐酸。
图 炭质页岩中钒的物相分析流程
分析步骤
称取～(精确至)试样，于250mL锥形瓶中，加入50mL(1+3)HCl，沸水浴上浸取45min，取下，过滤，测定滤液中的钒即为氧化铁、高岭土中的钒。
将上述残渣放回原锥形瓶中，加入50mL(1+3)HF，沸水浴上浸取45min，取下，过滤，测定滤液中的钒即云母类矿物中的钒。
将上述残渣移入高铝坩埚中，放入高温炉中低温灰化烧掉滤纸，取出冷却后加入2gNa2O2，搅拌均匀，再覆盖一层后放入700℃高温炉中熔融10min，取出，冷却后，置于150mL烧杯中加热水浸提，在电炉上煮沸5min以赶尽过氧化氢，用水洗出坩埚，将溶液及沉淀一起移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，放置澄清。分取清液测定钒即为电气石、石榴子石中的钒。
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本章编写人: 李小寒、熊英、郭巨全、田萍、王晓雁 ( 陕西省地质矿产实验研究所) 。
岩浆岩体侵入期、次的确定是研究侵入体与岩浆作用的重要内容之一，它取决于对接触关系的研究。
岩浆岩体的接触关系分为侵入接触(intrusive contact)、过渡接触(transitional con-tact)及断层接触(fault contact)等。侵入接触关系有明显与非明显之分。明显的侵入接触关系研究颇多，通常根据岩体的穿插(或切割)关系、接触变质现象、冷却边的存在、原生流动构造的产状以及捕虏体的分布等加以确定;非明显侵入接触关系研究甚少，尤其当相接触的两种岩性特征相近时，往往由于不能揭露侵入接触关系的存在，而把实质上的复式岩体误认为单式岩体，从而影响了对岩浆成岩成矿作用本质的认识。
鉴于岩浆岩体侵入期、次的确定不仅对岩浆作用过程、演化规律和岩体形成机理，而且对研究岩浆矿床成因，评价岩体含矿性以及指导地质普查找矿工作均具重要的理论与实际意义，本文将作者近年来在研究非明显侵入接触关系中发现的“隐秘侵入接触”(crypto－intrusion contact)及其研究方法论述如下，尚有不妥，请读者惠于指正。
1隐秘侵入接触
据载，一个侵入体凝固的时间，往往需要十几万年(В，Н，Котляр，1966)［1］。几十万年(张德全，1978;В.И.Смирнов，1976［2］)，甚至几百万年(Н.В.Петровская1982)［3］。在如此漫长的凝固时间里，当同构造期岩浆活动犹如地震与火山喷发那样频繁的情况下，所形成的岩体理当是岩浆多期、次活动的结果，这是一个带有普遍性的规律。因为事实一再表明，在侵入体广泛发育的地区，侵入体，尤其较大者，通常是多期、次岩浆活动的产物［4］。例如，北京房山岩体是一个一期二次岩浆侵入形成的复式岩体;尤有甚者，在一个侵入体内，其侵入期、次竟达5～6个之多，如燕山西段南口花岗岩杂岩体，系由6个侵入期构成的;再者，江西西华山花岗岩杂岩体是由三期六次侵入作用形成的等等，诸如此类不胜枚举。特别重要的是。一些内生金属矿产，如基性－超基性岩体内的硫化铜镍矿床、铬铁矿床与钒钛磁铁矿床等，往往与某一特定期、次岩体或侵入相有关。所以，岩浆岩体侵入期、次的正确鉴别，除了可以回溯构造-岩浆活动史外，尚直接关系到地质普查找矿问题，至关重要。
然而，迄今为止，岩浆岩体侵入的期与次，尚无统一、严谨的定义，更无明确的区分标志和一致的划分原则。作者研究认为，若在一较大区域中，一次构造运动形成的岩带内，相同或不同成分的岩浆，先后于不同的时期，在不同的或类似的机理条件下，侵入于异地或同地而形成的侵入体的组合，称为多期侵入体或杂岩体;各侵入期之间具明显的穿插关系，或在较晚期侵入体中有冷却边，或在晚期侵入体内有早期岩体的捕虏体等。若在一个岩区内，同一期岩浆活动中不同次岩浆脉动活动叠加于同一空间(岩浆房)内形成的侵入体，当称之为多次侵入体或复式岩体。这时，岩浆每活动一回为一个次，次之间的时间间隔较短，故常常是后次岩浆侵入前次正在凝固或尚未完全凝固的岩体中，构成热接触，因而不存在冷接触中出现的那些固有的、明显的侵入接触标志。在大多数场合下，这种热侵入接触的穿插关系不清楚，形成所谓的隐秘侵入接触［5］。
后次岩浆侵入前次正在凝固或尚未完全凝固的岩体中，由于二者在组分与温度等方面的差异性，它们将出现岩浆混合或不混合两种情况，据此，可把隐秘侵入接触相应的分为混溶隐秘侵入接触与不混溶隐秘侵入接触两个类型。
所谓不混溶隐秘侵入接触，作者定义为“两种(或两种以上)组分与温度不同的岩浆，伴随同一期构造运动，在同一侵入期内，受区域应力驱动，先后侵入于同一空间，在液态分溶状态下凝固成岩而形成的隐蔽的侵入接触关系”。这种侵入接触关系，尽管难以用肉眼直接观察鉴别(因常常看不出岩相变化，找不到直接接触关系)，可是相接触的两种岩相在本质上是不同的。换言之，相接触的两次岩体在形成机理，化学成分，矿物成分，乃至矿物的一系列标型特征———成分、有序度、晶胞常数、热力学参数以及有关同位素比值与元素占位机率方面等均有差别，因此经过详细工作是可以鉴别的。
如果先后侵入于同一空间的岩浆之间发生了岩浆混合作用，即在两种成分不同的岩浆接触带上产生了部分混熔，形成了岩浆混染岩带，使两个岩体通过该混染岩带呈现过渡的侵入接触关系，作者称其为混溶隐秘侵入接触。这种混熔隐秘侵入接触关系既不同于不混熔隐秘侵入接触，也不同于由同化-混染作用、交代作用以及花岗岩化作用等形成的过渡接触关系。它除了具有不混熔隐秘侵入接触那些特点外，在混染岩带中的造岩矿物之间广泛发育着不平衡现象:
(1)同种矿物成分变化较大，尤其同一类质同象系列矿物。如在有岩浆混合作用的赤柏松含镍岩体中斜长石的An为58～77;墨西哥PicodeOrizaa混合火山岩中的斜长石An变化在25～75之间(Cantagrel，1983)，而且斜长石与辉石晶体均具复杂的反环带构造;苏联哈萨克斯坦的石英斑岩与玄武岩浆混合形成的辉石岩(Н.Я.Ященко，Н.В.Моторина，1981)及亚美尼亚由两种岩浆混合形成的方钠正长斑岩(В.С.Соболев，1980)中的辉石的含铁性与含镁性均有较大变化［6］。这些变化是岩浆混合的有力证据。因为，同一固溶体系列的两种矿物不能由同一岩浆同时结晶生成。
(2)鲍温(。1922)反应系列下部的矿物被上部的矿物包裹，结晶顺序紊乱。据(1963)报导，斯凯(Скай)岛含铁质闪长岩熔浆与酸性熔浆混合所形成的花岗辉长混染岩中，斜长石与石英被辉石包裹［4］。
(3)岩浆早期结晶的斑晶中有不同成分的熔浆包体。岩浆混合时结晶的晶体中的包体成分具过渡性特点。
(4)岩体中存在岩浆反应形成的矿物以及后期岩浆与早期岩浆结晶的矿物间形成反应边和反环带构造等。如红旗岭、赤柏松等含镍基-超基性岩体中广泛发育有橄榄石的反应边等。
(5)不相容矿物(如石英与橄榄石)的共生。
现以著名的甘肃白家嘴子含镍超基性岩体为例，把隐秘侵入接触的存在及特征综述如下，以作例证。
白家嘴子岩体是一个由中细粒、中粗粒与中粒三次侵入的超基性岩相构成的复式岩体。据甘肃地矿局第六地质队的研究［7］，中粒与中粗粒侵入相之间为截然分明的侵入接触关系。中粗粒与中粒之间的接触关系有两种情况;其一，在二矿区一号矿体西部，二者间界线截然分明，且在中粗粒岩石一侧，岩石发生了强烈蚀变，中粒岩石的形态受中粒岩石原生节理的控制(一矿区);其二，在二矿区东部中粗粒与中粒岩石间呈特殊的过渡关系。二者间不是以矿物量或粒度，而是以两种岩石量比的变化从一种岩石逐渐过渡为另一种岩(即从以中粒的绿黑色海绵陨铁状纯橄榄岩为主，逐渐过渡为以中粗粒的不含或含极少硫化物的灰绿色二辉橄榄岩-橄榄二辉岩为主)，量少的在量多的岩石中呈团块状。由于两种岩石成分不同，使过渡岩石表面呈现花花斑斑的牛皮癣状，矿物分布不均匀，粒度等结构变化较大，两种粒度的岩石中的矿物相接触形成随团块边缘而弯曲的清晰界线。上述事实表明，在形成中粗粒岩石的岩浆尚未完全凝固时，形成中粒岩石的岩浆又侵入上来并与之混合。二者在中粗粒岩石已凝固部位(二矿区一号矿体西部)侵入界线清楚，而在二者发生混合部位(二矿区东部)呈过渡的隐秘侵入接触关系。
应当指出，在岩浆岩石学领域内，不少人片面地注意了结晶分异与熔离等岩浆的分离问题。而对在成岩成矿过程中与其同等重要的岩浆混合作用这一课题却未引起应有的重视，国内外对岩浆的混合问题均处于探索阶段，一系列有关问题有待我们去探索、发现和研究解决。
2研究方法
随着时间、空间条件的演变。不同次侵入的岩浆在化学成分，温度梯度及具体成岩机理诸方面必然存在着差异。这些差异在岩浆成岩过程中主要以隐秘方式记录在岩石结构构造、化学成分，尤其矿物成分及原子、甚至电子层构造等方面，形成不同层次的成因信息。为了确定侵入体间的隐秘侵入接触关系，必须在野外观察研究基础上，运用各种当代测试手段，揭示隐藏在各层次信息源中的隐秘成因信息。为此，兹将常用的研究方法简介如下。
地质观察研究方法
该方法主要有两项任务:一是在接触关系不清晰的情况下，以肉眼洞察接触带两侧不同次岩体间的差别。重点是粒度的变化、矿物成分的差异、捕虏体的分布、矿化种类与强度的区别，岩石颜色及结构构造的不同等方面。然后，初步确定所研究岩相是结晶分异相变产物抑或侵入关系，如系后者，则进一步分析是隐秘侵入接触还是过渡接触。第二项任务即是在野外观察基础上，系统采集各种测试样品，进行微观观察与测试，以揭示隐秘成因信息。
在观察研究长白山区的一些基性－超基性岩侵入体的岩相接触关系时，常常在两个侵入岩相之间发现有宽或窄、或规则或不规则的岩浆混合过渡带。其主要特点是岩相特点不稳定，造岩矿物成分及其粒度不均匀且变化大，矿化相对较富，具不混溶分凝造成的斑杂构造。进一步深入研究证实该过渡带是由辉长岩与橄榄岩两种岩浆混合形成的岩浆混染岩带，并非结晶分异成的过渡接触关系。
矿物-岩石学研究法
图 1 吉林 H 基性-超基性含镍岩体不同岩相的矿物含量、粒度及橄榄石与斜长石牌号变化图
2. 2 矿物-岩石学研究法
矿物-岩石学研究法包括多方面的内容，这里主要是研究矿物共生组合，测定矿物的粒度、含量、光学常数，以及矿子 ( minal)An，Ab，Or，Fo，Fa，En，Di，Wo 等，观察矿物间的不平衡现象，确定造岩矿物的结晶顺序，以及用 X 光衍射、红外吸收光谱与穆兹堡尔谱等手段测定矿物的有序度，晶胞常数和某些元素的价态及在矿物晶体中的占位几率等。这些数据都是矿物、岩石的成因信息，比如度量矿物晶体中阳离子有序-无序分布特征的有序度，因为它是矿物所在地质体的温度 ( T) 、压力 ( P) 、结晶时间 ( t) 等热力学参数的复合函数［8］，故可用来反映矿物形成时的地质温度、压力、岩浆结晶速率及冷凝时间长短等热力学因素，这对判别岩浆岩体的侵入期、次是很有效的。只要测定的样品是包括相接触的几个岩相的系统采样，那么，测得的上述数据将出现两种情况: 一是数据及其图示呈不连续的突变，一是呈连续的渐变。如果能排除岩浆分液熔离、同化混染和交代作用的存在，那么，前者多半为岩浆不同期、次侵入的特点，后者则是岩浆连续结晶分异相变的特点。作者［5］对一个前人曾结论为从上到下由辉长岩、辉石橄榄岩与橄榄辉石岩 3 个就地结晶分异岩相构成的含镍基性-超基性单式岩体，通过野外观察，根据辉石橄榄岩中有辉长岩的捕虏体、辉长岩遭受强烈蚀变等，确定辉长岩相是单独一次侵入的; 而在辉石橄榄岩与橄榄辉石岩相之间找不到接触关系，根据二岩相的上下位置与正常结晶分异序列相反和二者间有时具不清楚的界面的现象，同时对矿物含量、粒度，橄榄石与斜长石的牌号 ( Fo 与 An 的克分子%) 进行了测定，结果 ( 图 1) 表明，该岩体是由3 个侵入岩相构成的复式岩体，其中辉石橄榄岩与橄榄辉石岩相间为隐秘侵入接触关系［9］。这一结论已在1984 年被工程揭露所证实。
图2 吉林 H 含镍基-超基性岩体不同次岩相成分变异图
岩石化学研究法
归纳起来，用于岩体接触关系研究的岩石化学方法有岩石化学指数及其图示、元素或氧化物的变异图、经典的岩石化学计算法与岩石化学成因信息法等4类。
(1)变异图法:即运用各种元素或氧化物含量(重量%)对适当变数的作图法。该方法除了探索岩石成因联系外，实践表明对研究岩浆侵入期、次亦颇奏效。通常是各种氧化物重量百分含量对距离(如沿纵，横剖面或钻孔等)作图，或是一种氧化物作为其他氧化物的相对坐标(如SiO2重量%作为独立变数等)作图。例如，变异图即其一例。近年来也有用某岩石化学指数(如固结指数SI等)作独立变数的，用SI作独立变数坐标更能反映基性或超基性岩浆化学成分的变化。此外，AFM三角变异图亦常为人们所引用。无论何种变异图，变异曲线如为圆滑的，即连续渐变趋势的是岩浆结晶分异相变特征［4］，若为急剧突变(图2)多半是不同期次侵入的显示，尤其当一个岩体的图点位于SiO2<49%的右侧，另一个岩体的投点位于SiO2>49%的右侧时，更能说明不同次的特点。
为了便于读者应用，现把常用的变异图的独立变数与从属变数列于表1，以供参考。
表1
续表
(2)岩石化学指数法:目前，用于岩石化学研究的指数有三四十个之多，可以根据研究对象灵活选用。作为研究侵入体间的接触关系的常用的岩石化学指数有:①氧化指数(OX')，属于同一岩浆分异系列的岩石，OX'的平均值向更酸性分异方向逐渐增加，如OX'值变化不连续，或为突变，则为不同次侵入岩浆的特点。②分异指数(DI)的应用效果也较好。不同次侵入的岩石分异指数不同。③固结指数(SI)可用以确定岩石是否结晶分异的。SI<40时，一般为结晶分异岩石特征。此外，诸如基性度指数(j)，酸度系数(α)等均可选作研究岩体之间的接触关系。
(3)经典的岩石化学计算与图示法如.Забарицкцй法［20］、王恒升、白文吉法(1975)［11］等。鉴于这些方法的原理、计算步骤等早已为人们所熟知，恕不赘述。但应指出，不论用哪种方法，如算得的数值在图示上的点连线是不连续的而有间断，或投影点的分布显示有局限于几个孤立区内的趋势，这一般是侵入接触关系的指示，如数值连续或投影点连线呈光滑的曲线，则通常是结晶相变的特点;例如赤柏松含镍-超基性岩体的3个主体岩相，经野外观察辉绿辉长岩变质程度较深，橄榄苏长辉长岩与斜长二辉橄榄岩间有混合过渡带，为隐秘侵入接触关系。它们在查氏图上(图3)分别分布在3个互不联系的孤立区内。
图3 吉林C基-超基性复式岩体查氏图解
(4)岩石化学成因信息法［12，13］用岩石化学成因信息法研究隐秘侵入接触关系，也可收到较好的效果。一般常量标型组分参数函数图像有4种情况:一是投影点连续呈光滑的单对曲线(图4(a))，它表示同一成因系列岩浆一次侵入结晶分异的演化特点;另一种是呈双对连续光滑曲线(图4(b))，表示所研究的岩体属两个成因系列或两期岩浆侵入产物，且每期都有连续结晶演化特点;第三种是在同一斜率上间断的单对曲线(图4(c))，只要所采样品有充分代表性，则这种间断表明岩体是同期不同次侵入的岩浆形成的复式岩体;最后一种是阶梯式间断或存在两对不连续的曲线(图4(d))，这种图像意味着岩体系由两期或两个成因系列的岩浆活动形成的［12］，［13］。
地球化学法
研究两种岩相接触关系的地球化学方法，旨在查明相接触的两种岩体的地球化学特点，以便通过比较而达到鉴别的目的。
图4 常量标型组分参数函数曲线图像［12］
如上所述，若取得的一系列地球化学数值或其图示为连续渐变趋势，则多半是岩浆连续结晶分异特点，相反，若为间断或突变，则多为不同期次的侵入关系。一般行之有效的常用方法有:
(1)痕量元素丰度法:如众所知，痕量元素在岩浆早期或晚期产物中的丰度取决其分配系数(λ)。
傅德彬地质学论文选集
研究表明，λ值受ΔH，TΔS的影响，而且是T，P的函数。因此，痕量元素在不同岩石中丰度的变化，即可反映其形成的物理、化学环境。此即为利用岩石中的痕量元素的丰度比较、判别岩石接触关系的理论基础。
(2)稀土元素(REE)配分型式法:犹如痕量元素及同位素一样，岩浆的不同演化途径、不同的分馏作用，酿成岩体中REE丰度的不同;不同岩体的岩石中HREE和LREE的含量(经陨石标准化石)及其配分型式不同，以此可以区分两种或数种岩体(相)间的接触关系的性质。
(3)对偶元素与同位素比值法:即用K/Rb，Ca/Sr，87Sr/86Sr，34S/32S，18O/16O等的比值来区分和鉴别岩体间的接触关系。往往同一比值在两种岩体中相同或相近，它们应是同期、次的产物，否则相反。
(4)同位素年代学法:所研究的两个(或数个)岩体的同位素年龄相同或相近，一般它们是同期次岩浆活动产物;如相差甚远，则为不同期次形成的。诚然，应用多种同位素年代学法并结合野外地质情况进行合理解释，这是行之有效的方法之一。但是，考虑到岩体凝固时间延续很长，加以测定尚有误差，故单凭年龄数据做出是否为隐秘侵入接触的结论，难以令人信服，尚需结合其他方法综合研究确定。
热力学方法
这一方法主要是在有关测试数据的基础上，通过热力学计算，用所获得的岩体热变质温度，岩浆侵入时的温度，岩浆冷凝时间以及岩体中矿物结晶的温度、压力等热力学数据，配合其他方法来区分岩体接触关系，鉴别隐秘侵入接触。
鉴于这只是一个辅助方法，当前仅限于估算，精度不高，用来研究隐秘侵入接触的有效程度尚有很大争论，加之具体计算方法(如地质温度计、压力计等)广见于近年出版的大量中外地质文献［14～16］，故笔者不拟于此详述。
应当指出，在上述方法中，地质观察研究法是基础，矿物-岩石学方法、岩石化学与地球化学方法是主要的，而热力学方法只是一种辅助方法。在实际工作中，应以多种方法配合使用为宜，因为面对错综复杂的具体研究对象，事先很难说出究竟哪种方法是最有效的，更何况每一种方法本身都有其一定的有效适用范围。此外，所述方法既然能研究隐秘侵入接触，想必对一般明显的侵入接触关系更为适用。
最后，作者向在研究“隐秘侵入接触”过程中给予很多具体指导和启迪的王恒升导师与苏良赫教授表示由衷的感谢。
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电磁感应(Electromagnetic induction)现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势.这是我为大家整理的初二电磁感应科学论文，仅供参考! AAA篇一 拓展电磁感应定律 摘要：电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它揭示了电、磁现象之间的相互联系。法拉第电磁感应定律的重要意义在于，一方面，依据电磁感应的原理，人们制造出了发电机，电能的大规模生产和远距离输送成为可能;另一方面，电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。本文就几种拓展式进行了理解应用。 关键词：电磁感应定律拓展式理解应用 Abstract: the electromagnetic induction phenomenon in electromagnetics is one of the most important discoveries, it reveals the phenomenon of electric and magnetic between each other. Faraday law on electromagnetic induction of important significance is, on the one hand, based on the principle of electromagnetic induction, people made out of the generator, the power of mass production and long-distance transmission become possible; On the other hand, the electromagnetic induction phenomenon in electrical technology, electronic technology and electromagnetic measurement methods are widely used. This paper will expand the understanding of several applications. Keywords: law on electromagnetic induction and expand application of understanding 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号： 法拉第电磁感应定律的内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，要想回路中产生感应电动势，回路的磁通量一定要发生变化。回路中原磁场的磁感应强度的变化、回路面积的变化、原磁场和面积同时发生变化都会引起磁通量的变化，产生感应电动势，下面通过具体实例来谈对法拉第电磁感应定律的几种拓展式的理解和应用。 一、磁通量变化仅由原磁场随时间的变化引起，产生的感应电动势 例1.如图所示，边长为L的正方形金属线框，质量为m、电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为B = kt.已知细线所能承受的最大拉力为2mg，则从t=0开始，经多长时间细线会被拉断? 解: 感应电动势 线框中的感应电流为： 线断时有解得： 二、磁通量变化仅由原磁场随空间位置变化引起，产生的感应电动势 例2.一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环，在范围很大的磁场中沿竖直方向下落，磁场的分布情况如图所示，已知磁感应强度竖直方向的分量By的大小只随高度变化，其随高度y变化关系为By = B0(1 + ky)(此处k为比例常数，且k>0)，其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上，在下落过程中金属圆环所在的平面始终保持水平，速度越来越大，最终稳定为某一数值，称为收尾速度。求 圆环中的感应电流方向; (2)圆环的收尾速度的大小。 解：(1)根据楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针(俯视观察)(2)圆环下落高度为y时的磁通量为 设收尾速度为vm，以此速度运动Δt时间内磁通量的变化为 根据法拉第电磁感应定律有 圆环中感应电流的电功率为 重力做功的功率为 根据能的转化和和守恒定律有 解得 三、磁通量的变化仅由面积变化引起，产生的感应电动势 例3.半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B=，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=，b=，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0=2Ω，不计导线电阻， 今以MN为轴将右面的半圆环OL2O’向上翻转90º，若翻转的角速度为，求L1的平均功率。 解：转过90º角所用的时间 回路产生的平均感应电动势 L1的平均功率 四、磁通量变化仅由导体切割磁感应线引起。产生的感应电动势 例4.两根相距d=的平行金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=，导轨上面横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻为r=Ω，回路中其余部分的电阻可不计.已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移，速度大小都是v=，如图所示.不计导轨上的摩擦，求作用于每条金属细杆的拉力的大小. 解析：当两金属杆都以速度v匀速滑动时，每条金属杆中产生的感应电动势分别为： 由闭合电路的欧姆定律，回路中的电流强度大小为： 因拉力与安培力平衡，作用于每根金属杆的拉力的大小为 由以上各式并代入数据得N 五、磁通量变化由原磁场和面积共同引起，产生的感应电动势 例5.如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r0=Ω/m，导轨的端点P、Q用电阻可以忽略的导线相连，两导轨间的距离l=。有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt，比例系数k=。一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦低滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直。在t=0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t=时金属杆所受的安培力。 解：以a表示金属杆的加速度，在t时刻，金属杆与初始位置的距离为，此时杆的速度 这时，杆与导轨构成的回路的面积，回路中的感应电动势， 而=，回路中的总电阻R=2Lr0 ，回路中的感应电流 作用于的安培力，解得F=，代入数据为F=×10-3N。 注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。 AAA篇二 电磁感应中的力学问题 摘 要： 信息化时代开展探究性学习，符合新课标的要求，能培养学生解决问题的能力。在高中物理教学当中，自主探究性学生尤为重要。作者针对电磁感应中的力学问题，对自主探究性学习做了一定的阐述。 关键词： 电磁感应 力学问题 自主探究性学习 21世纪是信息化时代，是网络的时代，是知识不断创新的时代。教育的根本意义和价值在于培养学生的创新精神、培养学生的探究能力、培养学生解决问题的能力，从而塑造学生积极的、健康向上的、适合时代要求的人格。探究性学习正好满足了这样的教育要求，自主学习、合作探究使学生亲身经历解决问题的过程，有利于学生对知识获得深层的理解，同时有助于学生对所学概念、定律的发展、延伸、转变和掌握。 1.根据高中学生的年龄特点开展自主探究性学习 在进入青年时期的高中生，不再事事依赖父母，他们已经能够分辨是非，独立意识已经开始觉醒。在情绪的表达上逐渐趋于独立，认知能力的发展已接近成熟，逻辑、抽象思维能力不断增强和完善，在思考和解决问题的时候能自主性地运用逻辑思维。因此，他们的好奇心、求知欲，以及成功感就变得更加强烈。 2.具体问题中开展探究性学习 新课程标准要求：让学生领悟物理学的研究思维和方法，培养独立思考的学习习惯和能力，注重概念和规律教学。科学的自主探究能力和对科学探究的理解是在学生探究性学习过程中形成的，这就需要组织学生进行探究性学习。教师在课堂上要最有效地利用时间创设情境，给学生营造思维的空间和时间，让学生积极主动地参与到自主探究的学习中来。 学习过程是学习者自己的活动，只有自己参与到学习中去，获得的知识才能更牢固。高中阶段，学生自主学习的意识已经很强，自主学习能力已初步具备，但还有待于教师去进一步提高，自学的效果还取决于教师的引导。教师要引导学生在学习新课之前就先接触新知识，并动用已有的知识储备去进行探究，亲自揭开知识那神秘的面纱，提前占领学习这块主阵地。这样使师生共同进入学习过程中时，学生不再有陌生的感觉，更能融入到课堂教学之中，更能轻松愉快地接受知识，更能形成师生双方和谐的、平等、合作的关系。 下面我从高考题入手，选取有针对性的例题，通过对例题进行分析探究，让学生感知高考命题的意图，剖析学生分析问题的思路，培养解决问题的能力。 电磁感应中的力学问题 命题意图：考查理解能力、推理能力，以及分析综合能力。 例1.如图1所示，两根平行金属导端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l=.有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt，比例系数k=.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直.在t=0时刻，轨固定在水平桌面上，每根导轨每m的电阻为r=Ω/m，导轨的金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t=时金属杆所受的安培力. 自主探究： 【解题思路】以a示金属杆运动的加速度，在t时刻，金属杆与初始位置的距离L=at. 此时杆的速度v=at， 杆与导轨构成的回路的面积S=Ll， 回路中的感应电动势E=S+Blv. 而B=kt . ==k 回路的总电阻R=2Lr， 回路中的感应电流I=， 作用于杆的安培力F=BlI， 解得F=t， 代入数据得F=×10N. 总结规律： (1)方法：从运动和力的关系着手，运用牛顿第二定律和电磁感应规律求解。 (2)基本思路：受力分析→运动分析→变化趋向→确定运动过程和最终的稳定状态→由牛顿第二定律列方程求解。 (3)注意安培力的特点： 实际上，纯力学问题中只有重力、弹力、摩擦力，电磁感应中多一个安培力，安培力随速度变化，部分弹力及相应的摩擦力也随之而变，导致物体的运动状态发生变化，在分析问题时要注意上述联系。 导体棒切割磁感线问题 导体棒切割磁感线的运动一般有以下几种情况：匀速运动、在恒力作用下的运动、恒功率运动，等等。现以在恒力作用下的运动举例分析。 例2.如图2所示，一对平行光滑R轨道放置在水平地面上，两轨道间距L=，电阻R=Ω;有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆与轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感强度B=的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下.现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动.测得力F与时间t的关系如图3所示.求杆的质量m和加速度a. 自主探究： 解析：导体杆在轨道上做匀加速直线运动，用v表示其速度，t表示时间，则有v=at. ① 杆切割磁感线，将产生感应电动势E=BLv ② 在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流I=E/R③ 杆受到的安培力为F=IBL ④ 根据牛顿第二定律，有F-F=ma⑤ 联立以上各式，得F=maat ⑥ 由图线上各点代入⑥式，可解得a=10m/s，m=. 总结规律： 导体棒在恒定外力的作用下由静止开始运动，速度增大，感应电动势不断增大，安培力、加速度均与速度有关，当安培力等于恒力时加速度等于零，导体棒最终匀速运动。整个过程加速度是变量，不能应用运动学公式。 电磁感应与电路规律的综合应用 例3.匀强磁场磁感应强度B=，磁场宽度L=3rn，一正方形金属框边长ab=1m，每边电阻r=Ω，金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图4所示，求： (1)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的I-t图线; (2)画出ab两端电压的U-t图线. 自主探究： 解析：线框进人磁场区时E=BLv=2V，I==， 方向沿逆时针，如图实线abcd所示，感应电流持续的时间t=. 线框在磁场中运动时：E=0，I=0， 无电流的持续时间：t==， 线框穿出磁场区时：E=BLv=2V，I==. 此电流的方向为顺时针，如图4虚线abcd所示，规定电流方向逆时针为正，得I-t图线如图5所示. (2)线框进入磁场区ab两端电压：U=Ir=×. 线框在磁场中运动时，b两端电压等于感应电动势： U=BLv=2V. 线框出磁场时ab两端电压：U=E-Ir=. 由此得U-t图线如图6所示. (1)电路问题 ①确定电源：首先判断产生电磁感应现象的那一部分导体(电源)，其次利用E=n或E=BLvsinθ求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向。 ②分析电路结构，画等效电路图。 ③利用电路规律求解，主要有欧姆定律，串并联规律等。 (2)图像问题 ①定性或定量地表示出所研究问题的函数关系。 ②在图像中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映。 ③画图像时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达。 将线框的运动过程分为三个阶段，第一阶段ab为外电路，第二阶段ab相当于开路时的电源，第三阶段ab是接上外电路的电源。 总而言之，在高中物理教学中教师应引导学生开展自主探究性学习，从高考题入手，让学生自主分析探究例题，加以引导总结出规律，使学生感知高考命题的意图，剖析学生分析问题的思路，进而培养学生的能力。
摘 要：介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态，对几种富有代表性的算法做了介绍，并比较了各自的优势和不足，包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。 关键词：矩量法；有限元法；时域有限差分方法；复射线方法 1 引 言 1864年Maxwell在前人的理论（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在）和实验的基础上建立了统一的电磁场理论，并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律，这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式，最后得到解析解。这种方法可以得到问题的准确解，而且效率也比较高，但是适用范围太窄，只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧，甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来，随着电子计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法发展起来，并得到广泛地应用，相对于经典电磁理论而言，数值方法受边界形状的约束大为减少，可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点，一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决，常需要将多种方法结合起来，互相取长补短，因此混和方法日益受到人们的重视。 本文综述了国内外计算电磁学的发展状况，对常用的电磁计算方法做了分类。2 电磁场数值方法的分类 电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。频域技术主要有矩量法、有限差分方法等，频域技术发展得比较早，也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。时域法的引入是基于计算效率的考虑，某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时，频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算，然后做傅里叶反变换才能求得解答，计算精度受到采样点的影响。若有非线性部分随时间变化，采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法，如GTD，UTD和射线理论。 从求解方程的形式看，可以分为积分方程法（IE）和微分方程法（DE）。IE和DE相比，有如下特点：IE法的求解区域维数比DE法少一维，误差限于求解区域的边界，故精度高；IE法适合求无限域问题，DE法此时会遇到网格截断问题；IE法产生的矩阵是满的，阶数小，DE法所产生的是稀疏矩阵，但阶数大；IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题，DE法可直接用于这类问题〔1〕。3 几种典型方法的介绍 有限元方法是在20世纪40年代被提出，在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。目前，作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法，有限元法已非常著名。 有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。其定解问题为： 应用变分原理，把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题，利用对区域D的剖分、插值，离散化变分问题为普通多元函数的极值问题，进而得到一组多元的代数方程组，求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤： ①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。 ②剖分场域D，并选出相应的插值函数。 ③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题，得到如下一组代数方程组：其中：Kij为系数（刚度）矩阵；Xi为离散点的插值。 ④选择合适的代数解法解式（2），即可得到待求边值问题的数值解Xi（i＝1，2，…，N） （2）矩量法 很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕： L（f）＝g（3）其中：L是线性算子，f是未知的场或其他响应，g是已知的源或激励。 在通常的情况下，这个方程是矢量方程（二维或三维的）。如果f能有方程解出，则是一个精确的解析解，大多数情况下，不能得到f的解析形式，只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1，f2，f3，…，fn的线性组合：其中：an是展开系数，fn为展开函数或基函数。 对于精确解式（2）通畅是无限项之和，且形成一个基函数的完备集，对近似解，将式 （2）带入式（1），再应用算子L的线性，便可以得到： m＝1，2，3，…此方程组可写成矩阵形式f，以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。 在电磁散射问题中，散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。如果目标特征尺度可以与波长比较，则可以采用一般的矩量法；如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围，那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响，有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的，因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比（N为离散点数），而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。这时需要较高的数学技巧，如采用小波展开，选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。 （3）时域有限差分方法 时域有限差分（FDTD）是电磁场的一种时域计算方法。传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的，这些年以来，时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性，尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。FDTD法直接求解依赖时间变量的麦克斯韦旋度方程，利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转换为差分形式，这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。电场和磁场分量在空间被交叉放置，这样保证在介质边界处切向场分量的连续条件自然得到满足。在笛卡儿坐标系电场和磁场分量在网格单元中的位置是每一磁场分量由4个电场分量包围着，反之亦然。 这种电磁场的空间放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然几何结构。因此FDTD算法是计算机在数据存储空间中对连续的实际电磁波的传播过程在时间进程上进行数字模拟。而在每一个网格点上各场分量的新值均仅依赖于该点在同一时间步的值及在该点周围邻近点其他场前半个时间步的值。这正是电磁场的感应原理。这些关系构成FDTD法的基本算式，通过逐个时间步对模拟区域各网格点的计算，在执行到适当的时间步数后，即可获得所需要的结果。 在上述算法中，时间增量Δt和空间增量Δx，Δy和Δz不是相互独立的，他们的取值必须满足一定的关系，以避免数值不稳定。这种不稳定表现为在解显式 差分方程时随着时间步的继续计算结果也将无限制的67增加。为了保证数值稳定性必须满足数值稳定条件：其中：（对非均匀区域，应选c的最大值）〔4〕。 用差分方法对麦克斯韦方程的数值计算还会在网格中引起所模拟波模的色散，即在FDTD网格中数字波模的传播速度将随波长、在网格中的传播方向以及离散化的情况而改变。这种色散将导致非物理原因引起的脉冲波形的畸变、人为的各向异性及虚拟的绕射等，因此必须考虑数值色散问题。如果在模拟空间中采用大小不同的网格或包含不同的介质区域，这时网格尺寸与波长之比将是位置的函数，在不同网格或介质的交界面处将出现非物理的绕射和反射现象，对此也应该进行定量的研究，以保证正确估计FDTD算法的精度。在开放问题中电磁场将占据无限大空间，而由于计算机内存总是有限的，只能模拟有限空间，因此差分网格在某处必将截断，这就要求在网格截断处不引起波的明显反射，使对外传播的波就像在无限大空间中传播一样。这就是在截断处设置吸收边界条件，使传播到截断处的波被边界吸收而不产生反射，当然不可能达到完全没有反射，目前已创立的一些吸收边界条件可达到精度上的要求，如Mur所导出的吸收边界条件。 （4）复射线方法 复射线是用于求解波场传播和散射问题的一种高频近似方法。他根据几何光学理论和几何绕射理论的分析方法和计算公式，在解析延拓的复空间中求解复射线轨迹和场的振幅和相位，从而直接得出局部不均匀波（凋落波）的传播和散射规律〔5〕。复射线方法是包括复射线追踪、复射线近轴近似、复射线展开以及复绕射线等处理技术在内的一系列处理方法的统称。其共同特点在于：通过将射线参考点坐标延拓到复空间而建立了一个简单而统一的实空间中波束／射线束（Bundle ofrays）分析模型；通过费马原理及其延拓，由基于复射线追踪或复射线近轴近似的处理技术，构造了射线光学架构下有效的鞍点场描述方法等。例如，复射线追踪法将射线光学中使用的射线追踪方法和场强计算公式直接地解析延拓到复空间，利用延拓后的复费马原理进行复射线搜索，从而求出复射线轨迹和复射线场。这一方法的特点在于可以基于射线光学方法有效地描述空间中波束的传播，因此，提供了一类分析波束传播的简便方法。其不足之处是对每一个给定的观察点必须进行一次二维或四维的复射线轨迹搜索，这是一个十分花费时间的计算机迭代过程。4 几种方法的比较和进展 将有限元法移植到电磁工程领域还是二十世纪六七十年代的事情，他比较新颖。有限元法的优点是适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题。这种方法的各个环节可以实现标准化，得到通用的计算程序，而且有较高的计算精度。但是这种方法的计算程序复杂冗长，由于他是区域性解法，分割的元素数和节点数较多，导致需要的初始数据复杂繁多，最终得到的方程组的元数很大，这使得计算时间长，而且对计算机本身的存储也提出了要求。对电磁学中的许多问题，有限元产生的是带状（如果适当地给节点编号的话）、稀疏阵（许多矩阵元素是0）。但是单独采用有限元法只能解决开域问题。用有限元法进行数值分析的第一步是对目标的离散，多年来人们一直在研究这个问题，试图找到一种有效、方便的离散方法，但由于电磁场领域的特殊性，这个问题一直没有得到很好的解决。问题的关键在于一方面对复杂的结构，一般的剖分方法难于适用；另一方面，由于剖分的疏密与最终所形成的系数矩阵的存贮量密切相关，因而人们采用了许多方法来减少存储量，如多重网格法，但这些方法的实现较为困难〔6〕。 网格剖分与加密是有限元方法发展的瓶颈之一，采用自适应网格剖分和加密技术相对来说可以较好地解决这一问题。自适应网格剖分根据对场量分布求解后的结果对网格进行增加剖分密度的调整，在网格密集区采用高阶插值函数，以进一步提高精度，在场域分布变化剧烈区域，进行多次加密。 这些年有限元方法的发展日益加快，与其他理论相结合方面也有了新的进展，并取得了相当应用范围的成果，如自适应网格剖分、三维场建模求解、耦合问题、开域问题、高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等，还包括一些尚处于探索阶段的工作，如拟问题、人工智能和专家系统在电磁装置优化设计中的应用、边基有限元法等，这些都使得有限元方法的发展有了质的飞跃。 矩量法将连续方程离散化为代数方程组，既适用于求解微分方程，又适用于求解积分方程。他的求解过程简单，求解步骤统一，应用起来比较方便。然而 77他需要一定的数学技巧，如离散化的程度、基函数与权函数的选取，矩阵求解过程等。另外必须指出的是，矩量法可以达到所需要的精确度，解析部分简单，可计算量很大，即使用高速大容量计算机，计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用，已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。 FDTD用有限差分式替代时域麦克斯韦旋度方程中的微分式，得到关于场分量的有限差分式，针对不同的研究对象，可在不同的坐标系中建模，因而具有这几个优点，容易对复杂媒体建模，通过一次时域分析计算，借助傅里叶变换可以得到整个同带范围内的频率响应；能够实时在现场的空间分布，精确模拟各种辐射体和散射体的辐射特性和散射特性；计算时间短。但是FDTD分析方法由于受到计算机存储容量的限制，其网格空间不能无限制的增加，造成FDTD方法不能适用于较大尺寸，也不能适用于细薄结构的媒质。因为这种细薄结构的最小尺寸比FDTD网格尺寸小很多，若用网格拟和这类细薄结构只能减小网格尺寸，而这必然导致计算机存储容量的加大。因此需要将FDTD与其他技术相结合，目前这种技术正蓬勃发展，如时域积分方程／FDTD方法，FDTD／MOM等。FDTD的应用范围也很广阔，诸如手持机辐射、天线、不同建筑物结构室内的电磁干扰特性研究、微带线等〔7〕。 复射线技术具有物理模型简单、数学处理方便、计算效率高等特点，在复杂目标散射特性分析等应用领域中有重要的研究价值。典型的处理方式是首先将入射平面波离散化为一组波束指向平行的复源点场，通过特定目标情形下的射线追踪、场强计算和叠加各射线场的贡献，可以得到特定观察位置处散射场的高频渐进解。目前已运用复射线分析方法对飞行器天线和天线罩（雷达舱）、（加吸波涂层）翼身结合部和进气道以及涂层的金属平板、角形反射器等典型目标散射特性进行了成功的分析。尽管复射线技术的计算误差可以通过参数调整得到控制，但其本身是一种高频近似计算方法，由于入射波场的离散和只引入鞍点贡献，带来了不可避免的计算误差。总的来说复射线方法在目标电磁散射领域还是具有独特的优势，尤其是对复杂目标的处理。5 结 语 电磁学的数值计算方法远远不止以上所举，还有边界元素法、格林函数法等，在具体问题中，应该采用不同的方法，而不应拘泥于这些方法，还可以把这些方法加以综合应用，以达到最佳效果。 电磁学的数值计算是一门计算的艺术，他横跨了多个学科，是数学理论、电磁理论和计算机的有机结合。原则上讲，从直流到光的宽频带范围都属于他的研究范围。为了跟上世界科技发展的需要，应大力进行电磁场的并行计算方法的研究，不断拓广他的应用领域，如生物电磁学、复杂媒质中的电磁正问题和逆问题、医学应用、微波遥感应用、非线性电磁学中的混沌与分叉、微电子学和纳米电子学等。参考文献〔1〕 文舸一．计算电磁学的进展与展望〔J〕．电子学报，1995，23（10）：62-69.〔2〕 刘圣民．电磁场的数值方法〔M〕．武汉：华中理工大学出版社，1991．〔3〕 张成，郑宏兴．小波矩量法求解电磁场积分方程〔J〕．宁夏大学学报（自然科学版），2000，21（1）：76-79. 〔4〕 王长清．时域有限差分(FD-TD)法〔J〕．微波学报,1989,(4):8-18.〔5〕 阮颖诤．复射线理论及其应用〔M〕．成都：电子工业出版社，1991．〔6〕 方静，汪文秉．有限元法和矩量法结合分析背腔天线的辐射特性〔J〕．微波学报，2000，16(2):139-143.〔7〕 杨永侠，王翠玲．电磁场的FDTD分析方法〔J〕．现代电子技术,2001,(11):73-74.〔8〕 洪伟．计算电磁学研究进展〔J〕．东南大学学RB （自然科学版），2002，32（3）：335-339.〔9〕 王长清，祝西里．电磁场计算中的时域有限差分法〔M〕．北京：北京大学出版社，1994．〔10〕 楼仁海，符果行，袁敬闳．电磁理论〔M〕．成都：电子科技大学出版社，1996． 现代电子技术
生活中电磁辐射污染论文类的 供研究者使用生活中的电磁辐射污染及防范【摘 要】如今我们工作、生活在 E 时代,在你每天尽情享受科技带来的便捷 和舒适时,有没有想过,在不知不觉中频率不同的电磁波,在我们周围悄无声息地 构成了一种被称作“ 电子 雾”的浓重污染源,它看不到、听不到、嗅不到、摸 不到,神不知鬼不觉地任意穿透、 “切割”人的身体,如同“幽灵”一样,令人防不 胜防。生活中的电子产品种类十分众多,与我们的生活、工作关系非常密切,我们 与它们接触的时间又比较长,因此,这些电子产品所产生的电磁辐射对人体健康 的影响问题已经越来越受到人们的重视。 那么,什么是电磁辐射污染?它对人体作 用的机理有哪些?如何防范电磁辐射污染?【关键词】电磁辐射污染 电磁辐射污染机理 电磁辐射污染防范1831 年英国 科学 家法拉第应用电磁感应的方法,使磁场中的导体在一定 条件下产生了感应电流。 这是 19 世纪最伟大的发现之一,随即世界上第一座发电 站的建成标志着人类迈进了电磁辐射的应用时代。一百多年前,电磁辐射已经深 入到了人类生活的方方面面,当今更是进入了一个电磁辐射的高利用时代。 不过,科学历来都是一把双刃剑,时代的进步常常是要付出一定代价的,这种 二律背反的现象已经得到了 历史 的多次验证。 人们在充分享受电磁辐射带来的 方便舒适的同时,也日渐感受到了它的负面效应。如各类各类办公自动化设备、 移动通讯设备、 家用电器迅速进入我们的生活,提高了我们的工作效率,丰富了我 们的精神和物质生活。就在我们的生活前所未有的便捷的同时,我们所使用的高 科技产品所产生的电磁辐射,又成为继室内空气污染、放射性污染和噪音污染之 后的又一室内环境污染。特别是近些年来,国内外媒体上屡屡报道的有关电磁辐 射对人体有害,更是让人们感觉到了来自电磁辐射的威胁,以致于很多人一提起 它,就有一种莫名的痛恨和恐惧。1 电磁辐射污染: 所谓电磁辐射污染是指高压电、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发 射塔和电子仪器、医疗设备、自动化设备及微波炉、收音机、电视机、电脑、手 机等工作时产生的各种不同波长频率的电磁波。 人体如果长期暴露在超过安全的 电磁辐射剂量的电磁辐射下,细胞就会被杀伤或杀死。随着信息技术产品的不断 丰富,电磁辐射污染已经成为危害人们工作和生活的辐射污染的重要类型之一。 另一个方面,信息技术要依靠电磁波,而电磁波极容易被干扰和破坏,由此会带来 一些垃圾信息、有害信息的侵害,这也是电磁辐射污染的一个方面。电磁辐射会 造成所谓的“电磁污染”,人们也叫它电子“烟雾”或电子垃圾,即电磁辐射的强 度超过人体或环境所能承受的限度所产生的危害现象。它无色、无味、无形、无 踪,无任何感觉,可穿透包括人体在内的多种物质,无处不在,被科学家称为 “电子 垃圾”或“电子辐射污染”,有专家称这是继大气污染,水污染和噪音污染的第四 污染。2 电磁辐射对人体作用机理人体是导体,可以吸收电磁场的能量。 在电磁场的作用下,人体的分子会发生 取向排列,在分子排列过程中相互碰撞消耗磁场能而转化为内能,引起热效应。 电 磁场强度越大,则热效应越明显;电磁振荡频率越高,热效应越明显,即电磁辐射 对人体的作用:微波>超短波>短波>中波>长波。 而且干扰人体生物电信息的传递。 科学实验已表明,电磁辐射污染对人体的危害主要为两个方面——致热作用和非 致热作用。 致热作用致热作用是指电磁波穿透生物体表层,直接对肌体内部组织 “加热” (如同微波炉加热食品一样),即在高频电磁波作用下,物质的温度会发生改变。 高 频电磁波的致热作用会对生物体产生影响,从而对人体造成严重的伤害,导致乳 腺癌、阳痿、流产、胎儿畸形等疾病。 非致热作用非致热作用主要是指电磁波对人体植物神经系统的危害,造成心 悸、脱发、心动过缓、血压降低和妇女月经失调等疾病。有一个典型的实验是这 样做的:从鸡雏、猫的体内摘取出大脑皮质,用调制后的特高频、甚高频电磁波对 其进行照射,发现有钙离子析出。钙离子是生物体内信息传递、免疫系统工作和 细胞繁殖不可缺少的物质,它的浓度变化必然会对生物体产生影响。3 生活中电磁辐射污染的防范 现代 生活,处处离不开与 电子 设备打交道。能制造电磁辐射污染的污染 源无处不在,电脑、打印机、复印机、手提电话、无线电仪器等无不产生对身体 不利的电磁辐射波;与日常生活有关的如电视机、音响、洗衣机、电冰箱、空调、 微波炉等均能产生各种数量不等的电磁干扰,我们如何防护呢? 生活中怎样才能防止和减少室内电磁辐射污染呢? 中国 室内装饰协会室内 环境监测中心的专家提醒大家注意以下几点: 在购买电子产品是应注意证实该产品是否已经通过了 CCC 认证(国家对电子 电磁兼容性的安全认证);尽量减少对高辐射产品的使用;尽量使用低辐射的产品, 如低辐的电视机、微波炉、电脑等;尽量使用坐机拨打电话,少用手机拨打电话。 手机接通瞬间释放的电磁辐射最大,最好在铃声响过一两秒或两次铃声之间接听, 使用时头部和手机天线的距离尽量远一些。 有人说了,不买家电或是有也束之高阁不再用,污染不就没有或减少了嘛。 好 倒是好,可是要没了它们,咱们的生活就该倒退回从前的艰苦时代了。 恐怕没人愿 意放弃好生活而去过苦日子吧,多学几招防范措施才是现实可行之策。例如: 不要把家电摆放得过于集中,以免使自己暴露在超限量辐射的危险之中。特 别是一些易产生电磁波的家电,如电视、电脑、冰箱、收音机等,最好不要集中摆 放在卧室里。 要避免长时间使用家用电器、手机等,还要尽量避免同时启用多种家电。与 家电保持安全距离很有必要。距离越远,受电磁波侵害就越小。 彩电的安全距离是荧光屏宽度的 5 倍左右,日光灯为 2～3 米,微波炉开启之 后要离开至少 1 米远,孕妇和小孩应尽量远离微波炉。 电器暂停使用时,最好不让 它们处于待机状态,因为此时可产生较微弱的电磁场,长时间也会产生辐射积累。 还有一招就是吃东西。多食用胡萝卜、豆芽、西红柿、油菜、海带、卷心菜、 瘦肉、动物肝脏等富含维生素 A、C 和蛋白质的食物,加强机体抵抗电磁辐射的能 力。 居住、工作在高压线、雷达站、电视台、电磁波发射塔附近的人,佩带心脏起搏器有条件的应配备阻挡电磁辐射的屏蔽防护服。 电视、电脑等有显示屏的电器设备可安装电磁辐射保护屏,使用者还可配戴 防辐射眼镜。 显示屏产生的辐射可能导致皮肤干燥,加速皮肤老化甚至导致皮癌, 因此在使用后应及时洗脸。 注间电磁辐射污染的环境指数。有关专家提醒,5 种人特别要注意这一条,第 一是生活和工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁发射塔附近的 人员;第二是经常使用电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员;第三是生活 在现代电器自动化环境中的工作人员;第四是佩戴心脏起搏器的患者;第五是生 活在以上环境里的孕妇、儿童、老人及病患者等,都应该了解室内电磁辐射污染 的程度,如果环境中电磁辐射污染比较高,就必须采取相应的措施。 对于 E 时代下的又一现代污染———电磁辐射已经被联合国人类环境大会 列入必须控制的造成公害的主要污染物之一。记得吗?我们的儿歌里曾把站着几 只小麻雀的高压线比作五线谱,那曾是城市里最美的图画。可时过境迁,如今,因 为怀疑围绕在居民区周围的高压线释放出的电磁辐射会损害人体健康,高压线的 建设者们屡次亮相听证会甚至法庭,争端大有愈演愈烈之势。 一些专家说,人类认 识世界是一个渐进的过程,许多问题还有待 科学 研究的进一步深入和时间的考 验。目前,不管学术界的争论如何激烈,现存的、引起很大争执的问题应该及时得 到解决。首先,应该及时推出直接关系到公众健康的产品标准。第二、对于已有 标准的产品,应该加强监管力度,特别是列入 3C 认证目录的产品。第三,应该制定 相关的 法律 、法规以及时解决目前引起争端的事件。当然,对于我们普通人也 要适当改变一下生活方式。 如尽量用更多的时间到户外活动,到乡村去,到田野去, 接近大 自然 ,享受大自然。参考 文献 [1]《宇宙、地球和大气》[美].I.阿西摩夫著科学出版社. [2]《电磁波工程》朱建清,著.国防科技大学出版社.
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电磁，物理概念之一，是物质所表现的电性和磁性的统称。如电磁感应、电磁波等等。电磁是丹麦科学家奥斯特发现的。电磁现象产生的原因在于电荷运动产生波动，形成磁场，因此所有的电磁现象都离不开磁场。电磁学是研究电磁和电磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科。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，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。电磁是能量的反应是物质所表现的电性和磁性的统称，如电磁感应、电磁波、电磁场等等。所有的电磁现象都离不开磁场；而磁场是由运动电荷产生的。运动电荷可以产生波动。其波动机理为：运动电荷e运动时，必然受到其毗邻e地阻碍，表现为运动电荷带动其毗邻1向上运动，即毗邻随同运动电荷e一起向上运动；当毗邻1向上运动时，必然受到其自身毗邻1地阻碍，表现为毗邻1带动其自身毗邻向上运动，即毗邻2随同毗邻1一起向上运动。这样以此向前传播，形成波动。显然，真空中这种波动的传播速度为光速。
电和磁有何关系 电磁，在许多人的印象里，电和磁就像是一对相生相成、形影不离的孪生兄弟，也像是一对亲密无间、夫唱妻随的美满佳偶。说到电，必然也会说到磁；提到磁，自然也离不开电。如充满宇宙中的电磁波，它们对于我们来说简直就是如雷贯耳，因为它们对宇宙天体和生命物质发挥着极为重要的作用，它们就是电性和磁性的统一体。 电和磁确实有许多相似之处：带电体周围有电场，磁体周围也有磁场；同种电荷相斥，同名磁极也相斥；异种电荷相吸，异名磁极也相吸；变化的电场能激发磁场，变化的磁场也能激发电场；用摩擦的方法能使物体带上电，如果用磁铁的一极在一根铁棒上沿同一方向摩擦几次，也能使铁棒磁化——物理学家法拉第和麦克斯韦为此创立了“电生磁、磁生电”的电磁场理论。 但在19世纪以前，人们始终认为两者是各不相关的。直到19世纪初，科学界仍普遍认为电和磁是两种独立的作用。法国物理学家库仑就曾经论证过，电和磁是物质的两种截然不同的性质，虽然它们的作用定律在数学上极为相似，但是电和磁是不会相互转化的。库仑的这个看法在当时成了一种权威的理论。 但后来，电与磁之间的联系被发现了，如奥斯特发现的电流磁效应和安培发现的电流与电流之间相互作用的规律。再后来，法拉第提出了电磁感应定律，这样电与磁就连成一体了。 现在我们认为，电和磁是不可分割的，它们始终交织在一起。简单地说，就是电生磁、磁生电。变化的磁场能激发电场，反之，变化的电场也能激发磁场，有电必有磁，有磁才有电。它们总是紧密联系而不可分割的。 电流产生磁场 在“电和磁相互独立”的观点风行欧洲时，丹麦的科学家奥斯特却坚信电与磁之间有着某种联系。经过多年的研究，他终于在1820年发现了电流的磁效应：在一根直导线的附近放一枚小磁针，使磁针和导线平行，当导线中有足够强的电流通过时，磁针突然偏转，并与导线垂直，证明了电流周围存在着磁场。 如果一条直的金属导线通过电流，那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大，产生的磁场越强。磁场成圆形，围绕导线周围。磁场的方向可以根据“右手定则”来确定：将右手拇指伸出，其余四指并拢弯向掌心。这时，拇指的方向为电流方向，而其余四指的方向是磁场的方向。实际上，这种直导线产生的磁场类似于在导线周围放置了一圈N、S极首尾相接的小磁铁的效果。 如果有两条通电的直导线相互靠近，会发生什么现象？我们首先假设两条导线的通电电流方向相反。那么，根据上面的说明，两条导线周围都产生圆形磁场，而且磁场的走向相反。在两条导线之间的位置会是说明情况呢？不难想象，在两条导线之间，磁场方向相同。这就好像在两条导线中间放置了两块磁铁，它们的N极和N极相对，S极和S极相对。由于同性相斥，这两条导线会产生排斥的力量。类似地，如果两条导线通过的电流方向相同，它们会互相吸引。 如果一条通电导线处于一个磁场中，由于导线也产生磁场，那么导线产生的磁场和原有磁场就会发生相互作用，使得导线受力。这就是电动机和喇叭的基本原理。 1831年8月，法拉第在软铁环两侧分别绕2个线圈 ，其一为闭合回路，在导线下端附近平行放置一磁针；另一与电池组相连，接开关，形成有电源的闭合回路。实验发现，合上开关，磁针偏转；切断开关，磁针反向偏转，这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到，这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验，把产生感应电流的情形概括为5类：变化的电流， 变化的磁场，运动的恒定电流，运动的磁铁，在磁场中运动的导体。并把这些现象正式定名为电磁感应。 如果把一个螺线管两端接上检测电流的检流计，在螺线管内部放置一根磁铁。当把磁铁很快地抽出螺线管时，可以看到检流计指针发生了偏转，而且磁铁抽出的速度越快，检流计指针偏转的程度越大。同样，如果把磁铁插入螺线管，检流计也会偏转，但是偏转方向和抽出时相反。 为什么会发生这种现象呢？我们已经知道，磁铁会向周围的空间发出磁力线。如果把磁铁放在螺线管中，那么磁力线就会穿过螺线管。这时，如果把磁铁抽出，磁铁远离了螺线管，将造成穿过螺线管的磁力线数目减少（或者说线圈内部的磁通量减少）。正是这种穿过螺线管的磁力线数目（也就是磁通量）的变化使得螺线管中产生了感生电动势。如果线圈闭合，就产生电流，称为 电磁感应现象的发现，乃是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明，电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力的发展和科学技术的进步都发挥了重要的作用。
生活中电磁辐射污染论文类的 供研究者使用生活中的电磁辐射污染及防范【摘 要】如今我们工作、生活在 E 时代,在你每天尽情享受科技带来的便捷 和舒适时,有没有想过,在不知不觉中频率不同的电磁波,在我们周围悄无声息地 构成了一种被称作“ 电子 雾”的浓重污染源,它看不到、听不到、嗅不到、摸 不到,神不知鬼不觉地任意穿透、 “切割”人的身体,如同“幽灵”一样,令人防不 胜防。生活中的电子产品种类十分众多,与我们的生活、工作关系非常密切,我们 与它们接触的时间又比较长,因此,这些电子产品所产生的电磁辐射对人体健康 的影响问题已经越来越受到人们的重视。 那么,什么是电磁辐射污染?它对人体作 用的机理有哪些?如何防范电磁辐射污染?【关键词】电磁辐射污染 电磁辐射污染机理 电磁辐射污染防范1831 年英国 科学 家法拉第应用电磁感应的方法,使磁场中的导体在一定 条件下产生了感应电流。 这是 19 世纪最伟大的发现之一,随即世界上第一座发电 站的建成标志着人类迈进了电磁辐射的应用时代。一百多年前,电磁辐射已经深 入到了人类生活的方方面面,当今更是进入了一个电磁辐射的高利用时代。 不过,科学历来都是一把双刃剑,时代的进步常常是要付出一定代价的,这种 二律背反的现象已经得到了 历史 的多次验证。 人们在充分享受电磁辐射带来的 方便舒适的同时,也日渐感受到了它的负面效应。如各类各类办公自动化设备、 移动通讯设备、 家用电器迅速进入我们的生活,提高了我们的工作效率,丰富了我 们的精神和物质生活。就在我们的生活前所未有的便捷的同时,我们所使用的高 科技产品所产生的电磁辐射,又成为继室内空气污染、放射性污染和噪音污染之 后的又一室内环境污染。特别是近些年来,国内外媒体上屡屡报道的有关电磁辐 射对人体有害,更是让人们感觉到了来自电磁辐射的威胁,以致于很多人一提起 它,就有一种莫名的痛恨和恐惧。1 电磁辐射污染: 所谓电磁辐射污染是指高压电、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发 射塔和电子仪器、医疗设备、自动化设备及微波炉、收音机、电视机、电脑、手 机等工作时产生的各种不同波长频率的电磁波。 人体如果长期暴露在超过安全的 电磁辐射剂量的电磁辐射下,细胞就会被杀伤或杀死。随着信息技术产品的不断 丰富,电磁辐射污染已经成为危害人们工作和生活的辐射污染的重要类型之一。 另一个方面,信息技术要依靠电磁波,而电磁波极容易被干扰和破坏,由此会带来 一些垃圾信息、有害信息的侵害,这也是电磁辐射污染的一个方面。电磁辐射会 造成所谓的“电磁污染”,人们也叫它电子“烟雾”或电子垃圾,即电磁辐射的强 度超过人体或环境所能承受的限度所产生的危害现象。它无色、无味、无形、无 踪,无任何感觉,可穿透包括人体在内的多种物质,无处不在,被科学家称为 “电子 垃圾”或“电子辐射污染”,有专家称这是继大气污染,水污染和噪音污染的第四 污染。2 电磁辐射对人体作用机理人体是导体,可以吸收电磁场的能量。 在电磁场的作用下,人体的分子会发生 取向排列,在分子排列过程中相互碰撞消耗磁场能而转化为内能,引起热效应。 电 磁场强度越大,则热效应越明显;电磁振荡频率越高,热效应越明显,即电磁辐射 对人体的作用:微波>超短波>短波>中波>长波。 而且干扰人体生物电信息的传递。 科学实验已表明,电磁辐射污染对人体的危害主要为两个方面——致热作用和非 致热作用。 致热作用致热作用是指电磁波穿透生物体表层,直接对肌体内部组织 “加热” (如同微波炉加热食品一样),即在高频电磁波作用下,物质的温度会发生改变。 高 频电磁波的致热作用会对生物体产生影响,从而对人体造成严重的伤害,导致乳 腺癌、阳痿、流产、胎儿畸形等疾病。 非致热作用非致热作用主要是指电磁波对人体植物神经系统的危害,造成心 悸、脱发、心动过缓、血压降低和妇女月经失调等疾病。有一个典型的实验是这 样做的:从鸡雏、猫的体内摘取出大脑皮质,用调制后的特高频、甚高频电磁波对 其进行照射,发现有钙离子析出。钙离子是生物体内信息传递、免疫系统工作和 细胞繁殖不可缺少的物质,它的浓度变化必然会对生物体产生影响。3 生活中电磁辐射污染的防范 现代 生活,处处离不开与 电子 设备打交道。能制造电磁辐射污染的污染 源无处不在,电脑、打印机、复印机、手提电话、无线电仪器等无不产生对身体 不利的电磁辐射波;与日常生活有关的如电视机、音响、洗衣机、电冰箱、空调、 微波炉等均能产生各种数量不等的电磁干扰,我们如何防护呢? 生活中怎样才能防止和减少室内电磁辐射污染呢? 中国 室内装饰协会室内 环境监测中心的专家提醒大家注意以下几点: 在购买电子产品是应注意证实该产品是否已经通过了 CCC 认证(国家对电子 电磁兼容性的安全认证);尽量减少对高辐射产品的使用;尽量使用低辐射的产品, 如低辐的电视机、微波炉、电脑等;尽量使用坐机拨打电话,少用手机拨打电话。 手机接通瞬间释放的电磁辐射最大,最好在铃声响过一两秒或两次铃声之间接听, 使用时头部和手机天线的距离尽量远一些。 有人说了,不买家电或是有也束之高阁不再用,污染不就没有或减少了嘛。 好 倒是好,可是要没了它们,咱们的生活就该倒退回从前的艰苦时代了。 恐怕没人愿 意放弃好生活而去过苦日子吧,多学几招防范措施才是现实可行之策。例如: 不要把家电摆放得过于集中,以免使自己暴露在超限量辐射的危险之中。特 别是一些易产生电磁波的家电,如电视、电脑、冰箱、收音机等,最好不要集中摆 放在卧室里。 要避免长时间使用家用电器、手机等,还要尽量避免同时启用多种家电。与 家电保持安全距离很有必要。距离越远,受电磁波侵害就越小。 彩电的安全距离是荧光屏宽度的 5 倍左右,日光灯为 2～3 米,微波炉开启之 后要离开至少 1 米远,孕妇和小孩应尽量远离微波炉。 电器暂停使用时,最好不让 它们处于待机状态,因为此时可产生较微弱的电磁场,长时间也会产生辐射积累。 还有一招就是吃东西。多食用胡萝卜、豆芽、西红柿、油菜、海带、卷心菜、 瘦肉、动物肝脏等富含维生素 A、C 和蛋白质的食物,加强机体抵抗电磁辐射的能 力。 居住、工作在高压线、雷达站、电视台、电磁波发射塔附近的人,佩带心脏起搏器有条件的应配备阻挡电磁辐射的屏蔽防护服。 电视、电脑等有显示屏的电器设备可安装电磁辐射保护屏,使用者还可配戴 防辐射眼镜。 显示屏产生的辐射可能导致皮肤干燥,加速皮肤老化甚至导致皮癌, 因此在使用后应及时洗脸。 注间电磁辐射污染的环境指数。有关专家提醒,5 种人特别要注意这一条,第 一是生活和工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁发射塔附近的 人员;第二是经常使用电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员;第三是生活 在现代电器自动化环境中的工作人员;第四是佩戴心脏起搏器的患者;第五是生 活在以上环境里的孕妇、儿童、老人及病患者等,都应该了解室内电磁辐射污染 的程度,如果环境中电磁辐射污染比较高,就必须采取相应的措施。 对于 E 时代下的又一现代污染———电磁辐射已经被联合国人类环境大会 列入必须控制的造成公害的主要污染物之一。记得吗?我们的儿歌里曾把站着几 只小麻雀的高压线比作五线谱,那曾是城市里最美的图画。可时过境迁,如今,因 为怀疑围绕在居民区周围的高压线释放出的电磁辐射会损害人体健康,高压线的 建设者们屡次亮相听证会甚至法庭,争端大有愈演愈烈之势。 一些专家说,人类认 识世界是一个渐进的过程,许多问题还有待 科学 研究的进一步深入和时间的考 验。目前,不管学术界的争论如何激烈,现存的、引起很大争执的问题应该及时得 到解决。首先,应该及时推出直接关系到公众健康的产品标准。第二、对于已有 标准的产品,应该加强监管力度,特别是列入 3C 认证目录的产品。第三,应该制定 相关的 法律 、法规以及时解决目前引起争端的事件。当然,对于我们普通人也 要适当改变一下生活方式。 如尽量用更多的时间到户外活动,到乡村去,到田野去, 接近大 自然 ,享受大自然。参考 文献 [1]《宇宙、地球和大气》[美].I.阿西摩夫著科学出版社. [2]《电磁波工程》朱建清,著.国防科技大学出版社.
三 电磁波在医疗上的应用在科学上，称超过人体承受或仪器设备容许的电磁辐射为电磁污染。电磁辐射分二大类，一类是天然电磁辐射，如雷电、火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等，除对电气设备、飞机、建筑物等可能造成直接破坏外，还会在广大地区产生严重电磁干扰。另一类是人工电磁辐射，主要是微波设备产生的辐射，微波辐射能使人体组织温度升高，严重时造成植物神经功能紊乱。但是对电磁辐射，要正确认识，而且要科学防护。事实上，电磁波也如同大气和水资源一样，只有当人们规划、使用不当时才会造成危害。一定量的辐射对人体是有益的，医疗上的烤电、理疗等方法都是利用适量电磁波来治病健身生物电磁场保健将人体置于姜氏场导舱内接受载有青春信息的植物幼苗发射的生物电磁波。结果发现：人体红细胞膜的渗透脆性降低，韧性增强；甲状腺素、 性激素分泌增加；免疫功能提高；肾上腺皮质激素分泌无明显变化。提示：植物幼苗电磁波有助于红细胞功能的发挥，促进机体新陈代谢，增加青春活力，提高性功能，增强免疫力从而对人体发挥返老还青和医疗保健作用。激光治疗激光是60年代初出现的一种新光源。已广泛应用于国防、农业、卫生医疗和科学研究，也是治疗肿瘤的一种新方法。用它既能切割组织，又能同时止血，能使肿瘤组织迅速气化和雾化，从而使肿瘤在瞬间消失。激光对组织具有热、压、光和电磁场效应的作用。1、热效应：激光能使肿瘤组织在几秒种的短时间内，局部温度高达200-1000摄氏度，使其变性、凝固坏死，继而气化消失。2、压力效应：激光本身的光压和由高热导致的组织膨胀引起的二次冲击波，加深了肿瘤组织破坏。3、光效应：激光被肿瘤组织吸收后，可增强热效应，使肿瘤组织被破坏。4、电磁场效应：激光是一种电磁波。能产生电磁场，可使肿瘤组织离化、核分解而被破坏死亡，如有残癌也可自行消退，这可能与免疫有关。激光制造成激光器、激光手术刀用于治疗体表肿瘤，眼耳鼻咽喉肿瘤、神经肿瘤等。EMF系统EMF系统是由（株）日本MDM公司开发研究生产的新一代脑外科手术器械。根据其作用原理，我们俗称之为“电磁刀”。EMF系统利用高频电磁能对机体组织进行汽化，切割和凝固。因该系统外周围优良组织的热损伤小且不需要对极板，因此尤其使用于脑外等精密外科。对硬性及深部微小脑瘤的去除极为有效。EMF系统与常规的电刀相比，在原理和设计上都有很大区别。EMF系统用于汽化，切割和凝固的输出功率很小（49W以下），为一般电刀所不及。不需要对极板这一特点使单极手术刀用于脑外手术成为可能。没有烧伤感电和破坏神经系统的危险，安全性高，使用方便。与激光刀相比，不需要眼球保护镜和其它保护附件，操作时对患者和医生均无危害。手术时与患部直接接触，医生可以灵活掌握调节。与超声波刀相比，EMF系统对于硬化深部微小肿瘤的汽化治疗效果尤为显著。HandPiece非常轻便且呈弯曲状，使视野不受影响，并有利于长时间手术。刀头部分可以任意弯曲，适用于各种手术需要。微波治疗微波是指波长在1毫米至1米范围内的非电离辐射高频电磁波。70年代后期微波技术在医疗上得到应用。科学家研究发现，微波治疗有3种：一是大剂量高热治疗肿瘤，能抑制肿瘤细胞的蛋白质合成，降低肿瘤细胞分裂速度，增强化疗、放疗效果；二是用于局部生物体组织的凝固治疗，具有不炭化、不产生烟雾的特点；三是小剂量的温热治疗，可以解痉、止痛、消炎并促进伤恢复等。电磁波消毒利用电磁波的场效应和热效应，在5－l0分钟内能迅速达到国家卫生部规定的消毒要求，对成捆、成扎的纸币、成叠的毛巾、医疗器械具有穿透力强，无残留药毒性的消毒特点，是当今消毒领域的新突破。