電磁學(xué)百度百科(電磁學(xué)百科)
電磁力是看不見、摸不著的，但它卻無(wú)時(shí)無(wú)刻不在我們的世界中存在。它的范圍從恒星演化發(fā)出的大量輻射到你的手機(jī)進(jìn)入電梯后突然減弱的信號(hào)。它遠(yuǎn)至宇宙深處，近至我們周圍。
什么是電磁學(xué)？生活中哪里可以找到它？電磁干擾是如何產(chǎn)生的？會(huì)影響智能汽車的“大腦”嗎？在飛機(jī)上關(guān)閉手機(jī)有什么大不了的嗎？如何保證電磁安全？
中國(guó)之聲、中央電視臺(tái)攜手中國(guó)科協(xié)青少年科技中心推出全媒體系列科普欄目——大師班《科學(xué)家講科學(xué)》。20位著名院士暢談熱點(diǎn)話題，為公眾答疑解惑。本期我們邀請(qǐng)中國(guó)工程院院士、北京航空航天大學(xué)教授蘇東林和科普創(chuàng)作者周喆，聊聊你不知道的電磁學(xué)奧秘。
“人類對(duì)電磁現(xiàn)象的探索從未停止”
蘇東林表示，人類認(rèn)識(shí)電磁現(xiàn)象的時(shí)間比形成理論的時(shí)間要長(zhǎng)得多。我國(guó)是最早認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象的國(guó)家之一。智慧的古人很早就將磁鐵用于醫(yī)療、尋路等方面，并利用磁鐵的方向性，制造了可以引導(dǎo)方向的儀器，——司南，并從司南重新創(chuàng)造出來(lái)。發(fā)明了指南針。明朝鄭和利用指南針實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)洋航海的壯舉。
電磁學(xué)早已應(yīng)用于生活生產(chǎn)的各個(gè)方面，推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。
中國(guó)地質(zhì)博物館陳列的漢代《思南》原本
別再找了！電磁一直在你身邊
蘇東林表示，隨著電磁學(xué)的發(fā)展不斷迎來(lái)新的突破，我們對(duì)電磁學(xué)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)從了解、掌握到利用。我們周圍的所有帶電設(shè)備都與電磁密切相關(guān)。
例如，微波爐利用變化的電磁場(chǎng)使食物分子不斷運(yùn)動(dòng)，然后將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能來(lái)加熱食物；4G和5G手機(jī)也是利用電磁場(chǎng)和電磁波可以傳輸信息的原理，實(shí)現(xiàn)了人與人之間的聯(lián)系。人與人之間的無(wú)線通信。
電磁學(xué)的應(yīng)用十分廣泛，許多重大工程都與電磁學(xué)密切相關(guān)。例如，我國(guó)的FAST天眼——是世界上最大、性能最強(qiáng)的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，通過(guò)匯聚宇宙電磁波來(lái)進(jìn)行天文觀測(cè)活動(dòng)。
電磁干擾后果嚴(yán)重！
蘇東林表示，電磁學(xué)的發(fā)展道路并不是一帆風(fēng)順的。電磁學(xué)現(xiàn)在已經(jīng)連接了陸地、海洋、空中和太空，但同時(shí)也面臨著日益嚴(yán)重的電磁干擾現(xiàn)象，甚至對(duì)國(guó)防經(jīng)濟(jì)建設(shè)產(chǎn)生了重大影響。
在電磁環(huán)境中，電磁干擾現(xiàn)象隨時(shí)可見，常常給正常生活帶來(lái)困擾和不便，甚至可能造成重大災(zāi)難。例如，看電視時(shí)，屏幕圖像閃爍。可能的原因之一是電視周圍有干擾信號(hào)。這些干擾信號(hào)可能來(lái)自電磁爐、電風(fēng)扇、冰箱、按摩椅等電器。
電磁干擾并不總是人為的
蘇東林介紹，電磁干擾分為自然電磁干擾和人為電磁干擾。
自然電磁干擾是自然界固有的、與人類活動(dòng)無(wú)關(guān)的電磁干擾現(xiàn)象。例如天空打雷、放電等現(xiàn)象。此外，太陽(yáng)系中經(jīng)常出現(xiàn)強(qiáng)電磁現(xiàn)象。太陽(yáng)和太陽(yáng)系中的行星都會(huì)發(fā)出輻射和電磁干擾，造成復(fù)雜的電磁環(huán)境。
2019年5月5日，俄羅斯一架客機(jī)被雷擊，事故造成41人死亡。
人為電磁干擾主要存在于工業(yè)、交通和商業(yè)環(huán)境中。電子設(shè)備工作時(shí)，設(shè)備內(nèi)的電路中會(huì)流過(guò)交流電。該電流會(huì)通過(guò)輻射或傳導(dǎo)的方式向空間及周圍設(shè)備輻射或傳導(dǎo)電磁能，從而以一定的概率對(duì)其他設(shè)備造成電磁干擾。
電動(dòng)汽車有什么問(wèn)題嗎？你首先問(wèn)電磁學(xué)怎么樣
蘇東林表示，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)逐漸走進(jìn)生活。它們?cè)趲?lái)便利的同時(shí)，也面臨著一些問(wèn)題。這些智能網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)一旦發(fā)生電磁故障，就會(huì)引發(fā)影響范圍廣、區(qū)域影響巨大的安全事故。
第一類敏感現(xiàn)象：遙控器發(fā)出制動(dòng)指令，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)不正確，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。（干擾信號(hào)源輸出信號(hào)頻率150MHz，功率-15dBm）
第二類敏感現(xiàn)象：遙控器發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，誤踩剎車。（信號(hào)源輸出信號(hào)頻率100MHz，功率-15dBm）
2014年，蘇東林團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了電磁干擾如何導(dǎo)致智能電動(dòng)汽車出現(xiàn)重大故障的研究。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)人員在行駛中的汽車旁邊添加了瞬態(tài)電磁干擾，導(dǎo)致電動(dòng)汽車系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致汽車無(wú)法剎車。實(shí)驗(yàn)表明，在一定強(qiáng)度的電磁干擾下，智能汽車控制系統(tǒng)發(fā)生故障的概率會(huì)大大增加。
不要認(rèn)真對(duì)待在飛機(jī)上關(guān)閉手機(jī)！
蘇東林表示，飛機(jī)起降時(shí)，要嚴(yán)格使用導(dǎo)航、與塔臺(tái)通訊等功能，確保飛機(jī)安全。因此，在這個(gè)過(guò)程中，需要保證這些設(shè)備的工作萬(wàn)無(wú)一失。導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)通常由天空中的導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射，然后由飛機(jī)接收。信號(hào)相對(duì)較弱。在這種情況下，如果手機(jī)產(chǎn)生能夠?qū)е聦?dǎo)航系統(tǒng)發(fā)生故障的信號(hào)強(qiáng)度，或者類似的頻譜，就會(huì)對(duì)導(dǎo)航造成一定程度的干擾。
周哲表示，這更多的是需要警惕的事情。即使科學(xué)概率很低，我們也必須防止這種最壞情況的發(fā)生。
蘇東林表示，隨著電磁兼容技術(shù)的進(jìn)步，飛機(jī)本身的電磁兼容設(shè)計(jì)和抗干擾設(shè)計(jì)越來(lái)越好，手機(jī)產(chǎn)生的干擾越來(lái)越弱。目前的一些飛機(jī)在起飛后可以繼續(xù)使用電子設(shè)備，但無(wú)線遙控設(shè)備除外。
防患于未然才是最重要的！
蘇東林表示，電磁安全問(wèn)題之所以引起關(guān)注，是因?yàn)樗鼈兺l(fā)生在瞬間。如果不及早預(yù)防，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)很難預(yù)警，很可能瞬間造成大規(guī)模影響。
“為了能夠提前做好電磁安全工作，把問(wèn)題消滅在萌芽狀態(tài)，我們必須像偵探一樣不斷撥開迷霧，尋找可能導(dǎo)致電磁安全問(wèn)題的根源和規(guī)律，把突發(fā)情況消滅在萌芽狀態(tài)?！北M可能地?fù)u籃。我們自主研發(fā)的電磁干擾檢測(cè)儀可以獲取并分析電子系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁發(fā)射數(shù)據(jù)，從而定位電子系統(tǒng)中的電磁故障?！?/p>
科研人員測(cè)試使用電磁干擾元素綜合檢測(cè)分析儀
“熱”電磁需要熱心的你！
從個(gè)人角度來(lái)看，電磁學(xué)可能有點(diǎn)“冷”，但這并不意味著它很遙遠(yuǎn)。
蘇東林說(shuō)，其實(shí)大家每天無(wú)時(shí)無(wú)刻都在和電磁打交道。凡是用電的地方，凡是需要連接的地方，都離不開電磁，但我們卻把它當(dāng)作像呼吸空氣一樣平常的東西而忽略了它。電磁確實(shí)有溫度，而且我們每天都要和它打交道，所以它一定是熱的。
從宏觀角度看，當(dāng)前，世界各國(guó)圍繞電磁頻譜、電磁環(huán)境效應(yīng)、電磁安全等領(lǐng)域制定了中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，不斷凸顯自身在電磁領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，并將其列為作為國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的核心技術(shù)之一，電磁學(xué)相關(guān)專業(yè)的受歡迎程度也在不斷上升。
“每當(dāng)我國(guó)裝備發(fā)展遇到重大挑戰(zhàn)時(shí)，國(guó)防電磁領(lǐng)域往往會(huì)沖鋒陷陣，解決了國(guó)家最緊迫的問(wèn)題。國(guó)防科技工業(yè)的發(fā)展靠的是我們自己的努力和研究。這就是“我們電磁人的使命是什么，正是因?yàn)檫@種挑戰(zhàn)和重要性，這個(gè)專業(yè)也給我們帶來(lái)了巨大的成就感和榮譽(yù)感。我們歡迎有志青年滿懷熱情投身于電磁相關(guān)專業(yè)?！碧K東林說(shuō)。