电磁学与测控专业

电磁学

我所学习的测控技术与仪器专业是信息科学技术的源头，是电子、光学、精密机械、计算机、信息与控制技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。它的专业面广，小到制造车间的检测，大到卫星火箭发射的监控。能够培养从事与计算机、通信、家电、工农业生产、科学实验等相关的光电技术与设备、测控技术与仪器等新产品的研究开发、设计制造、管理营销等的高级工程技术人才。主干课程有传感技术、精密机械设计基础、电路原理等。而且它与电磁学也有着紧密的联系。

在上次课堂上，老师给我们讲了电磁学的发展过程，1650年，德国物理学家格里凯在对静电研究的基础上，制造了第一台摩擦起电机。1720年，格雷研究了电的传导现象，发现了导体与绝缘体的区别，同时也发现了静电感应现象。1733年，杜菲经过实验区分出两种电荷，称为松脂电和玻璃电，即现在的负电和正电。他还总结出静电相互作用的基本特征，同性排斥，异性相吸。1745年，荷兰莱顿大学(图1)的穆欣布罗克和德国的克莱斯特发明了一种能存储电荷的装置－莱顿瓶，它和起电机一样，意义重大，为电的实验研究提供了基本的实验工具。1752年，美国科学家富兰克林对放电现象进行了研究，他冒着生命危险进行了著名的风筝实验，发明了避雷针， 电磁1819冬--1820年4月，奥斯特发现了通电导线周围存在磁场，1873年，麦克斯韦出版《电磁学通论》，并预言电磁波的存在，1856年韦伯测定电磁波的速度。

我们所知的电磁学电磁学是研究电和磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科。根据近代物理学的观点，磁的现象是由运动电荷所产生的，因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。所以，电磁学和电学的内容很难截然划分，而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称。

电磁学从原来互相独立的两门科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。

导线所载有的电流，会在四周产生磁场，其磁场线是以同心圆图案环绕著导

线的四周。

用电流表可以直接地测量电流。但这方法的缺点是必须切断电路，将电流表置入电路中间。间接地测量伴电流四周的磁场，也可以测量出电流强度。优点是，不需要切断电路。应用这方法来测量电流的仪器有霍尔效应感测器、电流钳,变流器等等。

电子的发现，使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来，洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应，统一地解释了电、磁、光现象。

磁学是物理学的一个分支。电学与磁学领域有着紧密关系，广义的电磁学可以说是包含电学和磁学，但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。 主要研究电磁波，场以及有关电荷，带电物体的动力学等等。

雷达里的电磁学：

雷达所起的作用和眼晴相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。雷达一词是英语Radar的音译，即\无线电探测和测距\之意。事实上，不论是可见光，或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速C,差别在于它们各自占据的波段不同。

雷达向空间某一空城发射具有一定功率的电磁波，同时接收目标反射的电磁波。各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但基本形式是一致的，包括五个基本组成部分:发射机、发射天线、接收机、接收天线以及显示器。

雷达发射机产生足够的电磁能量，传送给发射天线;发射天线将这些电磁能量集中到空中某一个很窄的方向上，并发射出去;沿某一方向传播的电磁波遇到物体后，会被物体表面向各个方向反射，其中的一部分被接收天线截获，就形成雷达的回波信号。由于电磁波传播过程中的衰减，目标表面的散射以及接收天线的有限接收面积等诸多因素的影响，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没，接收机将回波信号从噪声中检测出来，并将它放大，送到显视器，操作人员便可以根据显视器上显示的雷达信号，对目标作出一些判断和处理。

最典型的脉冲雷达，发射、接收天线是共用的，在一个发射周期内，发射机通过天线发射一个脉冲信号后，收发转换开关自动拨至接收位置，天线开始接收

目标反射回来的回波信号。

通信中的电磁学：

如今移动电话已经普及，电话可以移动是在固定电话上的一大跨越。原始固定电话的基本原理：将声信号转换为电信号，然后通过导线（电话线、电缆等）输送给对方，对方的机子再分析电信号，再把电信号转换为声信号，最后传入人的耳朵。在这个过程中影响电话的方便性的关键就在于电信号的传送，我们都知道电流的传输需要导体，离开传输线就难以实现通话。电磁学实现了这种难以实现，它将通话过程中的电信号用电磁波代替，这样电话就可以随身带，只要信号覆盖得到地方就能实现随时随地通话！

系悬浮列车中的电磁学

在电磁学中当通给两个相互平行的线圈相互平行的电流时就相互吸引，电流方向相反时就互相排斥，系悬浮列车就是将通有方向相反的线圈来减小阻力达到提高速度效果的。将不同方向线圈装在轨道和列车上，列车就会悬浮起来，同样，在列车和轨道的适当位置分别安装许多对电流方向相同的线圈，由于互相吸引，就能使列车前进。磁悬浮列车就是根据这样一个简单的电磁学原理设计而成的。

磁记录中的电磁学：

是现在使用得非常广泛的一种信息技术。它利用了铁磁材料的特性和电磁感应的规律。用来记录信息（如声音，图象或特殊信息）的铁磁材料常制成粉状而用粘结剂涂敷在特制的带，圆柱或圆盘的表面，我们所接触到的磁带以及电脑上的磁盘就是利用这一原理实现的

轨道炮中的电磁学：

轨道炮是电磁炮的一种。电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器，与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程．轨道炮由两条平行的导轨组成，弹丸夹在两条导轨之间。两轨接入电源，电流经一导轨流向弹丸再流向另一导轨产生强磁场，磁场与电流相互作用，产生强大的安培力推动弹丸，达到很高的速度。

遥感技术中的电磁学：

遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信

息，判认地球环境和资源的技术。它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐卫星遥感技术形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征，并将特征记录下来，供识别和判断。把遥感器放在高空气球、飞机等航空器上进行遥感，称为航空遥感。把遥感器装在航天器上进行遥感，称为航天遥感。完成遥感任务的整套仪器设备称为遥感系统。 航空和航天遥感能从不同高度、大范围、快速和多谱段地进行感测，获取大量信息。航天遥感还能周期性地得到实时地物信息。因此航空和航天遥感技术在国民经济和军事的很多方面获得广泛的应用。例如应用于气象观测、资源考察、地图测绘和军事侦查。

测量技术的发展与学科的理论发展有着密切的联系，理论的发展推动了测量技术的改进；测量技术的改善在新的基础上验证理论，并促成新理论的发现电磁测量包括所有电磁学量的测量，以及有关的其他量的测量。利用电磁学原理已经设计制作出各种专用仪表和测量电路，它们可满足对各种电磁学量的测量。电磁测量的另一个重要的方面是非电量(长度、速度、形变、力、温度、光强、成分等)的电测量。它的主要原理是利用电磁量与非电量相互联系的某种效应，将非电量的测量转换为电磁量的测量。由于电测量有一系列优点：准确度高、量程宽、惯量小、操作简便，并可远距离遥测和实现测量技术自动化，非电量的电测量正在不断发展。

1402220223 测控2班

郑阵

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