電磁場的定義及其發(fā)射源地的探討

定義和來源

電場是由電壓的差值產(chǎn)生的：電壓越高,，產(chǎn)生的電場也會(huì)越強(qiáng)。磁場是由電流流過時(shí)產(chǎn)生的：電流越大,，磁場越大,。在沒有電流流過的時(shí)候，電場也會(huì)產(chǎn)生,。如果有電流流過,，磁場強(qiáng)度將隨著功率消耗的變化而變化（注：也就是說跟電阻大小有關(guān)系）,，但是電場強(qiáng)度保持恒定,。

電磁場的自然來源

在我們周圍的環(huán)境中，電磁場無處不在,，但是我們的眼睛看不到,。在雷雨天氣時(shí)，空氣中局部電荷的積累可以產(chǎn)生電場,。而地球的地磁場可以讓指南針指向南北方向,，鳥類和魚類就是用地磁場來判斷方向的。

電磁場的人造來源

除了自然來源以外,，電磁波譜也包括了很多人造來源產(chǎn)生的電磁場：X射線可以用來檢查運(yùn)動(dòng)時(shí)意外骨折的四肢,；每一個(gè)電源插座的電力與極低頻電磁場有密切的；擁有更高頻率的無線電波可以用來傳遞信息,，無論是通過電視天線,，廣播電臺(tái)還是手機(jī)基站。

波長和頻率的基礎(chǔ)知識(shí)

為什么不同形式的電磁場如此不同,？

用來描述電磁場的主要特征之一是它的頻率或者說相應(yīng)的波長,。不同頻率的電磁場會(huì)與人的身體以不同的形式發(fā)生相互作用。你可以把電磁波想象成以很快的速度——光速傳播的一串周期性的波動(dòng),。頻率描述了每秒鐘振動(dòng)或者周期的數(shù)量,，波長描述了一列波和下一列波之間的距離,。所以波長和頻率不可分割地交織在一起：頻率越大，波長越小,。

一個(gè)簡單的比喻可以幫助你解釋這個(gè)概念：把一根長繩子綁在門把手上,，手持繩子的另一端。上下緩慢移動(dòng)繩子,，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的波動(dòng),。更快的移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一串小的波動(dòng)。繩子的長度是固定的,，你產(chǎn)生的波浪越多（高頻率）,，波浪之間的距離就會(huì)越小（波長?。?。

非電離性的電磁場和電離性的輻射有什么區(qū)別？

波長和頻率決定了電磁場的另外一個(gè)特性：電磁波是以小微粒光子作為載體的,。高頻率（短波長）電磁波的光子會(huì)比低頻率（長波長）電磁波的光子攜帶更多的能量,。一些電磁波的每個(gè)光子攜帶的能量可以大到擁有破壞分子間化學(xué)鍵的能力。在電磁波譜中,，放射性物質(zhì)產(chǎn)生的伽馬射線,，宇宙射線和X光具有這種特性，被稱作“電離性輻射”,。光子的能量不足以破壞分子化學(xué)鍵的電磁場稱作“非電離性輻射”,。組成我們現(xiàn)代生活重要部分的一些電磁場的人造來源，像電力,、微波,、無線電波，在電磁波譜中處于相對(duì)長的波長和低的頻率一端,，它們的光子沒有能力破壞化學(xué)鍵,。

低頻率的電磁場

任何時(shí)候只要一個(gè)正電荷或者負(fù)電荷存在的時(shí)候，電場就會(huì)存在,。它們會(huì)對(duì)電場范圍內(nèi)的其他電荷施加作用力,。電場強(qiáng)度的大小是以伏/每米(V/m)為單位來衡量的。任何一條接電的電線都會(huì)產(chǎn)生電場,。沒有電流流過的時(shí)候,，電場依然存在。電壓越大,，距離電線一定距離的電場強(qiáng)度也會(huì)越大,。

電場在距離電荷或者通電的導(dǎo)體距離很近的時(shí)候強(qiáng)度zui大，強(qiáng)度會(huì)隨著距離的增大而迅速衰減。像金屬一樣的導(dǎo)體可以有效地屏蔽電場,。其它的材料,，像建筑材料和樹木可以提供一定的屏蔽能力。所以,，房屋外面的輸電線產(chǎn)生的電場可以因?yàn)閴Ρ?，建筑和樹木的阻擋而降低。?dāng)輸電線掩埋在地下的時(shí)候,，地面的電場強(qiáng)度幾乎檢測不到,。

磁場是由電荷的移動(dòng)產(chǎn)生的。磁場強(qiáng)度是由安培/每米(A/m)為單位來衡量的,。在電磁場的研究中,，更常見的情形是，科學(xué)家使用一個(gè)有關(guān)的數(shù)值,，磁通量密度（單位微特μT）來代替A/m,。相比于電場，磁場只有在一件設(shè)備的電源開關(guān)打開,，電流流過的時(shí)候才會(huì)產(chǎn)生,。電流越大，磁場強(qiáng)度就會(huì)越大,，

和電場一樣,，磁場在距離它們的源頭zui近的時(shí)候強(qiáng)度zui大，強(qiáng)度會(huì)隨著距離的增大迅速減小,。磁場不會(huì)被建筑材料一類的普通材料所阻擋,。

磁場與電場對(duì)比：

電場

將電器的電線插到插座里,，電器周圍的空氣中就會(huì)有電場存在,。電壓越大，產(chǎn)生的電場強(qiáng)度越大,。由于即使沒有電流流過的時(shí)候,，電壓仍然存在，電器周圍不是只有電器開關(guān)打開的時(shí)候才存在電場,。

磁場

磁場只有電流流過的時(shí)候才會(huì)產(chǎn)生,。在房間里，磁場和電場可以同時(shí)存在,。電流越大,，磁場越大。高電壓用于電力的傳輸和分配，相對(duì)低的電壓用于家庭的使用,。電力傳輸線每天使用的電壓會(huì)有些許變化,，而電力傳輸線中的電流會(huì)隨著電力消耗的大小而變化。

電器的電線周圍的電場只有在把插頭拔掉或者墻上電源插座的開關(guān)關(guān)閉的時(shí)候才不會(huì)存在,，不過電場在墻上插座后面的電線周圍還是存在的,。

靜止的電磁場和隨著時(shí)間變化的電磁場有什么區(qū)別?

靜止的電磁場不會(huì)隨著時(shí)間變化。直流電（DC）是只朝著一個(gè)方向流動(dòng)的電流,。在電池驅(qū)動(dòng)的電器中,，電流由電池流向電器，再由電器流回電池,。這將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)靜止的磁場,。地球的地磁場也是一個(gè)靜止的磁場。一塊磁鐵周圍的磁場同樣是這樣的,，把鐵屑撒到磁鐵的周圍就可以觀察到磁場的模式,。

作為對(duì)比，隨著時(shí)間變化的電磁場是由交流電產(chǎn)生的,。交流電在周期性的時(shí)間段中會(huì)來回反向流動(dòng),。在大多數(shù)歐洲國家，電流的方向以每秒50次的頻率改變,，或者說50Hz,。同樣的，產(chǎn)生的相應(yīng)的電磁場的方向也會(huì)以每秒50次的頻率改變方向,。北美電力使用的頻率是60Hz,。

低中高頻率的電磁場來源各是什么？

電器產(chǎn)生的隨著時(shí)間變化的電磁場是極低頻電磁場（ELF）的一個(gè)例子,。極低頻電磁場的頻率通常小于300Hz,。其他一些設(shè)備可以產(chǎn)生300 Hz到10 MHz的中頻電磁場和10 MHz到300 GHz的射頻電磁場。電磁場對(duì)人體的作用不只取決于它們的強(qiáng)度,，也取決于它們的頻率和能量,。我們的電源和各種電器是極低頻電磁場的主要來源；計(jì)算機(jī)顯示屏,、防盜設(shè)備和安全檢查系統(tǒng)是中頻電磁場的主要來源,；收音機(jī)、電視,、雷達(dá),、手機(jī)天線和微波爐是射頻電磁場的主要來源。這些電磁場可以在人體中產(chǎn)生感應(yīng)電流,，如果電流足夠強(qiáng)大可以產(chǎn)生一系列的效應(yīng),。比如加熱和電擊,，這取決于電磁場的強(qiáng)度和頻率范圍。（然而要產(chǎn)生這些效應(yīng),，人體周圍的電磁場強(qiáng)度必須非常的強(qiáng),，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常環(huán)境下的電磁場強(qiáng)度）

高頻率的電磁場

手機(jī)、電視和廣播發(fā)射臺(tái)以及雷達(dá)可以產(chǎn)生射頻的電磁場,。這些電磁場可以用來長距離地傳遞信息,，是*廣播、電視和電信存在的基礎(chǔ),。微波是GHz范圍的高頻率射頻電磁場,，在微波爐里，我們可以用微波來快速加熱食物,。

在射頻頻段,，電場和磁場緊密的在一起，我們通常以功率密度,，瓦/平方米(W/m2)來衡量它們的強(qiáng)度,。

要點(diǎn)總結(jié)：

電磁波譜既包含了自然產(chǎn)生的，也包含了人造的電磁場來源,。

頻率和波長反映了電磁場的特性,。在電磁波中，這兩個(gè)特性直接互相在一起,，頻率越高,，波長就越短。

像X射線,、伽馬射線一類的電離性輻射包含了能量足以破壞分子間化學(xué)鍵的光子,。工頻（譯者注：各種電力設(shè)備、電源,、電器的頻率,，主要是極低頻）和射頻的電磁波的光子的能量則低得多，沒有電離性作用,。

只要電荷存在,，電場就會(huì)存在，電場強(qiáng)度的大小是以伏/每米(V/m)為單位來衡量的,。磁場是由電流產(chǎn)生的,。它們的磁通量密度使用微特（μT）和毫特（mT）為單位來衡量,。

在射頻和微波的頻率,，電場和磁場作為電磁波的兩個(gè)元素來一起考慮。以瓦/平方米(W/m2)為單位的功率密度被用來衡量此類電磁場的強(qiáng)度,。

低頻率和高頻率的電磁波以不同的方式影響人體

我們生活中低頻率電磁場的主要來源是電源和電器,，射頻電磁場的日常來源主要是電信設(shè)備,、廣播天線和微波爐。