第五章电磁辐射-1
第五章 电磁辐射
用不同的规范条件，矢量位A和标量位 的解也不相同，但最终
得到的电磁场矢量是相同的。
问题 若应用库仑条件，位函数满足什么样的方程? 具有什么特点?
11
采用库伦规范：
A 0
2 A 2 A 2 J t t
0
用类比方法求解：标量位φ是由足够小的体积 V 的电荷元 q V 产生的，因此在 V 之外不存在电荷，上式变为齐次波
动方程
2 2 2 0 t
1 2 2 r 2 0 2 r r r t
设
1 (r , t ) U (r , t ) r
r r
y
V
x
17
O
r
dV
1 (r , t r r ) 1 v ( r , t ) dV V 4 π r r 1 J ( r , t r r ) A(r , t ) v dV V 4π r r
则上式为
第18页
2U 1 2U 2 0 2 2 r v t r r 上式的解为 U ( r , t ) f ( t ) g( t ) v v
v
1
1 1 r (r , t ) U (r , t ) f (t ) 对于 f r r v V 而静止电荷 q V 的电位 ( r ) 4 r
r ( t )V v 比较上两式，时变场的标量位： ( r , t ) 4 r
第19页
证明标量位的解
当
r 0 时，满足达朗贝尔方程 r (t ) v (r , t ) 4 0 r
《电磁辐射及原理》课件
04
电磁辐射防护
电磁辐射防护标准
国际标准
国际上对电磁辐射防护有多个标 准，如国际非电离辐射防护委员 会（ICNIRP）制定的标准，主要
关注公众和职业暴露的限制。
各国标准
不同国家和地区根据自身情况制定 相应的电磁辐射防护标准，如美国 的FCC标准和欧洲的EN50501标准 等。
行业标准
针对不同行业的特点，如通信、电 力、铁路等，也有相应的电磁辐射 防护标准，以确保行业的安全和健 康。
电磁辐射在消防中的应用
03
消防员使用电磁辐射来寻找被困人员或探测火源，特别是在高
楼或地下室等密闭空间内。
06
总结与展望
总结
电磁辐射概念
电磁辐射是由电磁场源产生的，在空间传播的能量流。它 包括无线电波、微波、红外线、紫外线和可见光等。
电磁辐射的应用
电磁辐射在通信、医疗、军事、科研等领域有着广泛的应 用。例如，无线电波用于广播和电视信号传输，微波用于 卫星通信和雷达探测等。
电磁辐射原理
电磁辐射的产生依赖于电磁场源的物理特性，如电流、电 压和磁通量等。电磁辐射的传播遵循麦克斯韦方程组，其 传播速度等于光速。
电磁辐射的危害
长期暴露于高强度的电磁辐射下可能对人体健康产生负面 影响，如头痛、失眠、记忆力减退等。因此，应采取适当 的防护措施来减少电磁辐射的危害。
展望
新技术发展
雷达应用
雷达通过发送电磁波并分析反射回来的信号来探测目标，广泛应用于 军事、航空、气象等领域。
医疗领域的应用
磁共振成像（MRI）
MRI利用强磁场和射频电磁波来生成人体内部结构的详细图像， 帮助医生诊断疾病。
电磁波治疗
某些电磁波谱的辐射被用于治疗疾病，如微波和短波治疗。它们能 够深入人体组织，促进血液循环、消炎止痛等。
电磁辐射基本原理PPT课件
• 电、磁基本振子辐射特性
电、磁基本阵子的辐射场沿径向传播，并且电场与磁场均与传播方 向垂直，因而其远区场是横电磁波（TEM波）。
无论是 E 还是 H，其空间相位因子中都有 e jk，r 及其空间相位 随离源点的距离r的增大而滞后，等相位面是以r为常数的球面，所 以远区辐射场是球面波。由于等相位面上不同点的E、H振幅并非 一定相同，所以又是非均匀球面波。
<17>
第17页/共22页
远场与近场的转换
以上分析中是按照距离场源的远近来区分近区和远区，现在定量地 说明工程上如何划分这两个区域。
1 kr
,
1 (kr ) 2
,
1 (kr )3
当 kr 1 ，也即 r 2 上述三项的作用相同。
•工程定义： 远区： 近区：
r 10 2 r 0.1 2
•电磁兼容手册定义： 远区： r 2 近区： r 2
B A
Step3
jE H
电磁辐射的基本求解程序
<5>
第5页/共22页
<5>
电基本振子：
作分子中
e jkR e jkr，分母中
R r 的近似，
A (aˆ r
cos
aˆ
sin )
4
Idl e jkr r
磁基本振子：
作 的泰勒展开， e jkR e jk (rRr) e jkr e jk (Rr) e jkr [1 jk (R r)]
<10>
第10页/共22页
• 电基本振子
远场的特点： • 电场～1/r , 磁场～1/r 。 • 电场～f , 磁场～f 。 • 电场与磁场同相。 • TEM非均匀球面波。 • 电场与磁场成确定比例，与空间环 境特性相关。
电磁辐射的定义、危害与预防(ppt 78页)
④ 对生殖系统的影响: 表现为性功能降低，男子 精子质量降低，使孕妇发生自然流产和胎儿畸 形等;
二、电磁辐射的危害
⑤ 长期处于高电磁辐射的环境中，会使血液、 淋巴液和细胞原生质发生改变，影响人体的循 环系统、免疫、激素分泌、生殖和代谢功能， 严重的还会加速人体的癌细胞增殖，诱发癌症 以及糖尿病、遗传性疾病等病症，对儿童甚至 还可能诱发白血病;
6、男性生殖细胞和精子对电磁辐射更为敏感。 因此，男性应尽量减少与电磁波太频繁密集的 接触，而且接触时也要保持安全距离，一般是 半米以上
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、如何防辐射？
7、消费者如果长期涉身于超剂量电磁辐射 环境中，应注意采取以下自我保护措施：
① 居住、工作在高压线、变电站、电台、电视台、 雷达站、电磁波发射塔附近的人员，佩带心脏 起搏器的患者，经常使用电子仪器、医疗设备、 办公自动化设备的人员，以及生活在现代电器 自动化环境中的人群，特别是抵抗力较弱的孕 妇、儿童、老人及病患者，有条件的应配备针 对电磁辐射的屏蔽服，将电磁辐射最大限度地 阻挡在身体之外。
（一）先声科技防辐射系列产品的四大功能
4、吸波宝石的防辐射功能主要有：
①防护和减低电磁辐射对人们视觉系统的危害 减少白内障等发生
②防护和减低电磁辐射对儿童智力残缺的危害 ③防护和减低电磁辐射对人类心、血管系统的危
害 ④防护和减少电磁辐射对人类生殖系统的危害 ⑤防护和减低电磁辐射引发人体癌变的危害
吸波材料发明专利证书
1、钛疗 （一）先声科技防辐射系列产品的四大功能
3、健克雅防辐射吊坠在10MHZ-3GHZ范围内，最大衰减损耗达98%； 1、致热作用和非致热作用 胸前可以迅速达到养生
第五章 电磁辐射
D J t A E t
E B J t
同样
D
A ( ) t
A D E、E t
2 2 2 t
2
应用洛仑兹条件的特点：① 位函数满足的方程在形式上是对称 的，且比较简单，易求解；② 解的物理意义非常清楚，明确地 反映出电磁场具有有限的传递速度；③ 矢量位只决定于J，标
量位只决定于ρ，这对求解方程特别有利。只需解出A，无需
解出 就可得到待求的电场和磁场。
电磁位函数只是简化时变电磁场分析求解的一种辅助函数，应
A 0 t
得到达朗贝尔方程：
A 2 A 2 J t
2
10
2 2 2 t
说明
A 2 A 2 J t
2
2 2 t
r r
y
V
x
17
O
r
dV
1 (r , t r r ) 1 v ( r , t ) dV V 4 π r r 1 J ( r , t r r ) A(r , t ) v dV V 4π r r
(r )
滞后位用复数表示为
4
1
e jkr
r
V
dV
A( r ) 4
V
jkr Je dV r
e
jkr
表示 A与φ的滞后相位，故亦称滞后因子
第24页
A A E、H t
电动力学第五章
k •r
t
)
ei
(
k
•r
t
)
0
A
A ei(k •r t ) 0
ei
(
k
•r
t
)
0
由Lorentz规范条件 • A
ik
•
A
1 c2
(i )
0
1 c2
t
0
得
c2
k
•
A
由此可见，只要给定了 A，就能够拟定单色平面电磁波。
B
A
ik
A
ik
(
A横
A纵
)
ik
V
(r,t R )
c dV
4 0 R
Ar,t
0 4
V
j (r,t R
R) c dV
a) 和 A是分布在有限体积内旳变化电荷和变化电 流在空间任意点激发旳标势和矢势。
b)电荷密度和电流密度中旳时刻是t R c ，而不是 t 这阐明 t R c时刻 r 处电荷或电流产生旳场并不 能在同一时刻就到达r 点，而是需要一种传播时
1 c2
2A t 2
0J
达朗贝尔方程
A
和
分别
满足有源旳波动方程
例：求单色平面电磁波旳势。
单色平面电磁波是在没有电荷、电流分布旳自由空间中传播 旳，因而势旳方程（洛伦兹规范，达朗贝尔方程）变为齐次
波动方程：
2
1 c2
2
t 2
0
2 A
1
2A 0
c2 t 2
其平面波解为：
A
A0ei
(
(r
•
j
•
j)j•ຫໍສະໝຸດ 1 R]dV•
电磁辐射环境保护管理办法(环保局)
电磁辐射环境保护管理办法《电磁辐射环境保护管理办法》于1997年3月25日由国家环保局第十八号局令发布。
是为加强电磁辐射环境保护工作的管理，有效地保护环境，保障公众健康，根据《中华人民共和国环境保护法》及有关规定制定的办法。
目录展开编辑本段第一章总则第一条为加强电磁辐射环境保护工作的管理，有效地保护环境，保障公众健康，根据《中华人民共和国环境保护法》及有关规定，制定本办法。
第二条本办法所称电磁辐射是指以电磁波形式通过空间传播的能量流，且限于非电离辐射，包括信息传递中的电磁波发射，工业、科学、医疗应用中的电磁辐射，高压送变电中产生的电磁辐射。
任何从事前款所列电磁辐射的活动，或进行伴有该电磁辐射的活动的单位和个人，都必须遵守本办法的规定。
第三条县级以上人民政府环境保护行政主管部门对本辖区电磁辐射环境保护工作实施统一监督管理。
第四条从事电磁辐射活动的单位主管部门负责本系统、本行业电磁辐射环境保护工作的监督管理工作。
第五条任何单位和个人对违反本管理办法的行为有权检举和控告。
编辑本段第二章监督管理第六条国务院环境保护行政主管部门负责下列建设项目环境保护申报登记和环境影响报告书的审批，负责对该类项目执行环境保护设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用(以下简称“三同时”制度)的情况进行检查并负责该类项目的竣工验收：(一)总功率在200千瓦以上的电视发射塔；(二)总功率在1000千瓦以上的广播台、站；(三)跨省级行政区电磁辐射建设项目；(四)国家规定的限额以上电磁辐射建设项目。
第七条省、自治区、直辖市(以下简称“省级”)环境保护行政主管部门负责除第六条规定所列项目以外、豁免水平以上的电磁辐射建设项目和设备的环境保护申报登记和环境影响报告书的审批；负责对该类项目和设备执行环境保护设施“三同时”制度的情况进行检查并负责竣工验收；参与辖区内由国务院环境保护行政主管部门负责的环境影响报告书的审批、环境保护设施“三同时”制度执行情况的检查和项目竣工验收以及项目建成后对环境影响的监督检查；负责辖区内电磁辐射环境保护管理队伍的建设；负责对辖区内因电磁辐射活动造成的环境影响实施监督管理和监督性监测。
电磁辐射环境保护管理办法(局令-第18号)
15.电磁辐射环境保护管理办法(局令第18号)第一章总则第一条为加强电磁辐射环境保护工作的管理，有效地保护环境，保障公众健康，根据《中华人民共和国环境保护法》及有关规定，制定本办法。
第二条本办法所称电磁辐射是指以电磁波形式通过空间传播的能量流，且限于非电离辐射，包括信息传递中的电磁波发射，工业、科学、医疗应用中的电磁辐射，高压送变电中产生的电磁辐射。
任何从事前款所列电磁辐射的活动，或进行伴有该电磁辐射的活动的单位和个人，都必须遵守本办法的规定。
第三条县级以上人民政府环境保护行政主管部门对本辖区电磁辐射环境保护工作实施统一监督管理。
第四条从事电磁辐射活动的单位主管部门负责本系统、本行业电磁辐射环境保护工作的监督管理工作。
第五条任何单位和个人对违反本管理办法的行为有权检举和控告。
第二章监督管理第六条国务院环境保护行政主管部门负责下列建设项目环境保护申报登记和环境影响报告书的审批，负责对该类项目执行环境保护设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用(以下简称“三同时”制度)的情况进行检查并负责该类项目的竣工验收：(一)总功率在200千瓦以上的电视发射塔；(二)总功率在1000千瓦以上的广播台、站；(三)跨省级行政区电磁辐射建设项目；(四)国家规定的限额以上电磁辐射建设项目。
第七条省、自治区、直辖市(以下简称“省级”) 环境保护行政主管部门负责除第六条规定所列项目以外、豁免水平以上的电磁辐射建设项目和设备的环境保护申报登记和环境影响报告书的审批；负责对该类项目和设备执行环境保护设施“三同时”制度的情况进行检查并负责竣工验收；参与辖区内由国务院环境保护行政主管部门负责的环境影响报告书的审批、环境保护设施“三同时”制度执行情况的检查和项目竣工验收以及项目建成后对环境影响的监督检查；负责辖区内电磁辐射环境保护管理队伍的建设；负责对辖区内因电磁辐射活动造成的环境影响实施监督管理和监督性监测。
第八条市级环境保护行政主管部门根据省级环境保护行政主管部门的委托，可承担第七条所列全部或部分任务及本辖区内电磁辐射项目和设备的监督性监测和日常监督管理。
5-高等电磁场理论-电磁辐射
o x
y
5.3 口径衍射场
问题：电磁波在传播过程中通过孔、缝隙等障碍物时产生的辐
射场
E (r ) [(n E ) G0 j (n H )G0 (n E )G0 ]dS S H (r ) [ j n EG0 n H G0 (n H )G0 ]dS
2
m E (r ) j [ J ( J eR )eR J eR ]G0dV
V
由
eR er
1/ R 1/ r
R r er r（Fraunhofer区）
1 jkR 1 jkr jker r G0 e e e 4πR 4πr j jkr m jker r E (r ) e [ J (r ) er J (r )er J (r ) er ]e dV V 4 r m jke r jke r N J (r )e r dV L J (r )e r dV 令 V
E(r ) EA (r ) El (r ) [(n E ) G0 j (n H )G0 (n E )G0 ]dS A 1 A{ j (n E)G0 [(n H ) ]G0}dS j 1 2 A{k (n H ) [(n H ) ] j (n E) }G0dS j 1 jkr jke r 2 远区辐射场 (n H ) ]G0 k [(n H ) er ]er e e r 4πr 1 jkr jker r (n E ) G0 jk (n E ) er e e 4πr jk jkr jker r E (r ) e er [n E Zer (n H )]e dS A 4πr jk jkr e [ N er Zer (er L )] 4πr
热辐射与电磁辐射的计算
展望
展望热辐射和电磁辐射在 未来的发展方向和应用领 域
拓展阅读
1. Introduction to Radiative 01 Transfer
2. Applications of 02 Electromagnetic Fields
3. Radiation and the 03 Environment
热辐射和电磁辐 射对人体的影响
过量暴露在热辐射和 电磁辐射下可能对人 体健康造成危害。长 期受到辐射影响可能 导致细胞变异和损伤， 增加患病风险。因此， 我们需要加强对热辐 射和电磁辐射的防护 和监测，确保人体健 康。
热辐射和电磁辐射对环境的影响
负面影响
环境破坏
生态平衡
保护生态环境
减少排放
环境保护
实验室中的电磁辐射实验
天线
用于接收和发送 电磁波信号
频谱仪
用于测量电磁辐 射的频率和强度
热辐射与电磁辐射的比较实验
01 实验数据对比分析
比较热辐射和电磁辐射的特性
02 规律探究
研究两者之间的相关规律
03
热辐射和电磁辐射的相互影响实验
相互影响研究
设计实验探究热辐射和电 磁辐射之间的相互作用
转化关系验证
课堂互动
提问
什么是辐射传热？ 电磁辐射与热辐射有何异 同？
讨论
讨论热辐射和电磁辐射在 医学领域的应用 探讨辐射能源在未来能源 系统中的地位
互动
设计讨论如何优化 热辐射和电磁辐射的计算 方法
感谢观看
THANKS
电磁辐射转 化为热能
如太阳能吸收板
热辐射和电磁辐射的应用
能源利用
利用热辐射和电磁辐射来 获取能源
通信技术
电磁辐射对人体的影响-1
电磁辐射对人体的影响课题组长:翁晖副组长:黄力峰成员:张子豪黄繁龙一、何为电磁辐射：电磁辐射(electromag net ic radiation）：能量以电磁波的形式通过空间传播的现象。
它的传播速度即为人们通常所说的光速。
电磁辐射可按其波长、频率排列成若干频率段，形成电磁波谱。
频率越高该辐射的量子能量越大，其生物学作用也越强。
二、电磁辐射的来源：电磁辐射的来源主要有两类：1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；2人工电磁辐射，如计算机、电视机、电冰箱、微波炉、移动电话、微波发射站、高压电线、X光放射线发生器、激光发射器、无源RFID读写器等，在正常工作时所产生的各种不同波长和频率的电磁波。
三、电磁辐射的危害:电磁辐射会造成所谓的“电磁波污染”，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，可以穿透包括人体在内的多种物质，无处不在，被科学家称之为“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。
它给人们带来的危害实在不可小觑。
1．对人体的危害:近年来，电磁波对人体危害的例子多有发现，只不过其影响程度与所受到的辐射强度及积累的时间长短有关，目前尚未较大范围地反映出来，所以还没有引起人们的普遍重视。
有关研究表明，电磁波的致病效应随着磁场振动频率的增大而增大，频率超过10万赫兹以上，可对人体造成潜在威胁。
在这种环境下工作生活过久，电磁波的干扰，使人体组织内分子原有的电场发生变化，给组成脑细胞的各种生物分子以一定程度的破坏。
产生过多的过氧化物等有害代谢物，甚至使脑细胞的DHA密码排列错乱，制造出一些非生理性的神经递质。
人体如果长期暴露在超过安全的辐射剂量下，人体细胞就会被大面积杀伤或杀死。
一些受到较强或较久电磁波辐射的人，已有了病态表现，主要反映在：（1）对心血管系统的影响：表现为头痛，心悸，部分女性经期紊乱，心动过缓，心搏血量减少，窦性心率不齐，白细胞和血小板减少，乏力，免疫功能下降等。
第五章 电磁辐射的基本理论PPT课件
4r
2r
Eˆ jIlsinejkr 2r
四.辐射特性
1.球面波： E (t) sin(tkr0)
t r n ˆrˆ 12
2.TEM波 3.电磁能量沿r方向传播
SRe[1 2EH]rˆ8 I22 lr2 2sin2
4.辐射具有方向性
场量 sin 0 , 对应轴向，无辐射
2 对应垂直于轴向，辐射最强
2
三.天线结构 传输线 —— 封闭型 天 线 —— 开放型
四.天线分类 1.按功能分类 —— 发射天线、接收天线 2.按几何形状分类 —— 线天线、面天线
3
第五章 电磁辐射的基本理论
【电磁辐射】电磁波由波源产生且可以脱离波源独 立传播的现象。
5.1 正弦电磁场的位函数及位方程
一.复域 M 组
E j H
nˆ H S
zˆ ( xˆ
E0 )
yˆ
E0
I E0 dx
I l Idy E0 dxdy
y
dx dy
JS
dy
' I
x
r 18
2.等效成磁流元
JMS
nˆES zˆ(yˆE0)xˆE0 IM E0dy
IMl IMdxE0dxdy
dx dy
JMS
y
dxIx源自'r代入辐射场表达式即可（注意轴线坐标不同） 19
JjE J2Aj
2 A k 2 A [ A j ] J
( 2 ) ( ) E j A
2 j A 6
为使方程具有最简单且对称的形式，令
Aj —— 洛仑兹规范
2Ak2AJ
2k2
波动方程
四.位方程的解
1 . : (r)4 1 V(r'R )ejkR d V '
电磁辐射环境保护管理办法
电磁辐射环境保护管理办法【发文字号】中华人民共和国国家环境保护局令[第18号]【发布部门】国家环境保护总局(已撤销)【公布日期】1997.03.25【实施日期】1997.03.25【时效性】失效【效力级别】部门规章中华人民共和国国家环境保护局令（第１８号）《电磁辐射环境保护管理办法》，已于１９９７年１月２７日经国家环境保护局局务会议通过，现予发布施行。
国家环境保护局局长解振华一九九七年三月二十五日电磁辐射环境保护管理办法第一章总则第一条为加强电磁辐射环境保护工作的管理，有效地保护环境，保障公众健康，根据《中华人民共和国环境保护法》及有关规定，制定本办法。
第二条本办法所称电磁辐射是指以电磁波形式通过空间传播的能量流，且限于非电离辐射，包括信息传递中的电磁波发射，工业、科学、医疗应用中的电磁辐射，高压送变电中产生的电磁辐射。
任何从事前款所列电磁辐射的活动，或进行伴有该电磁辐射的活动的单位和个人，都必须遵守本办法的规定。
第三条县级以上人民政府环境保护行政主管部门对本辖区电磁辐射环境保护工作实施统一监督管理。
第四条从事电磁辐射活动的单位主管部门负责本系统、本行业电磁辐射环境保护工作的监督管理工作。
第五条任何单位和个人对违反本管理办法的行为有权检举和控告。
第二章监督管理第六条国务院环境保护行政主管部门负责下列建设项目环境保护申报登记和环境影响报告书的审批，负责对该类项目执行环境保护设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用（以下简称“三同时”制度）的情况进行检查并负责该类项目的竣工验收：（一）总功率在２００千瓦以上的电视发射塔；（二）总功率在１０００千瓦以上的广播台、站；（三）跨省级行政区电磁辐射建设项目；（四）国家规定的限额以上电磁辐射建设项目。
第七条省、自治区、直辖市（以下简称“省级”）环境保护行政主管部门负责除第六条规定所列项目以外、豁免水平以上的电磁辐射建设项目和设备的环境保护申报登记和环境影响报告书的审批；负责对该类项目和设备执行环境保护设施“三同时”制度的情况进行检查并负责竣工验收；参与辖区内由国务院环境保护行政主管部门负责的环境影响报告书的审批、环境保护设施“三同时”制度执行情况的检查和项目竣工验收以及项目建成后对环境影响的监督检查；负责辖区内电磁辐射环境保护管理队伍的建设；负责对辖区内因电磁辐射活动造成的环境影响实施监督管理和监督性监测。
电动力学第五章—
19
电动力学
三．辐射问题的本质也是边值问题
变化电荷、电流分布激发电磁场，电磁场又 反过来影响电荷、电流分布。空间电磁场的分布 就是在这一对矛盾相互制约下形成的。变化的电 荷电流分布一般具有边界，因此在求解时要考虑 它们的边界条件和边值关系。但是，一般情况下 这种的边界很复杂，使得电荷、电流分布无法确 定，因此使得求解问题无法进行。在本章我们仅 讨论电荷、电流分布为已知的辐射问题。
尔方程化为：
1 2 1 2 Q(t ) (r ) (r ) 2 2 2 r 0 r r c t
＊
1 2 1 2 当 r 0 时， 2 (r ) 2 0 2 r r r c t 2 2 u 1 u u (r , t ) 2 2 0 令 (r , t ) 2 r c t r
2、达朗贝尔方程及推迟势的物理意义； 3、矢势的展开和偶极辐射； 4、电磁场的动量守恒。
• 本章难点： 1、矢势的展开和偶极辐射公式的导出； 2、电磁场动量密度张量的引入和意义。
第五章 电磁波的辐射
17
电动力学
引言
一. 电磁辐射
不稳定的电荷、电流激发的电磁场随时间 变化。有一部分电磁场以波的形式脱离场源 向外运动，这被称为电磁波的辐射。
A E A t t 引入标量势函数 A E t
第五章 电磁波的辐射
A (E ) 0 t A E t
22
电动力学
5- 1
电磁场的矢势和标势
二．规范变换和规范不变性
第五章 电磁波的辐射
24
A A A E ( ) t t t t t
电动力学第五章 电磁辐射
•• 2
P 32π ε 0 c
2 3
∫
2π
0
dϕ ∫
π
0
4 1 2π ⋅ = sin θ dθ = 2 3 32π ε 0 c 3 4πε 0 3c3
3
P
P
例1. P165
ɺ 解：由于P = I ∆l = Re I 0e−iωt ∆lez = I 0 cos ωt ∆lez ɺ = I e−iωt ∆le , P
z
k B
P
E
注意：这里 ∇ ⋅ E = 0 ，磁场必须是闭合的。且由于只 1 ∇ 不需作用到 1 上， 保留 R 的最低次项，因此算符 R i ( kR −ω t ) 仅需作用到相因子 e 上。 四、辐射能流，角分布，辐射功率 辐射能流，角分布， ① 电偶极的平均能流密度为
2 1 c c * * S = Re( E × H ) = [Re( B × n ) × B ] = B n 2 2 µ0 2 µ0
1 ∂2 A 1 ∂ 2ϕ ∇ A − 2 2 − ∇ (∇ ⋅ A + 2 ) = − µ0 j c ∂t c ∂t
2
（7） （8）
1 ∂ 2ϕ ∂ 1 ∂ϕ ρ ∇ 2ϕ − 2 2 + (∇ ⋅ A + 2 )=− c ∂t ∂t c ∂t ε0
若取库仑规范，则（7）（8）方程变为
1 ∂2A 1 ∂2∇ϕ ∇2A − 2 2 − 2 = −µ0 j c ∂t c ∂t ρ 2 ∇ ϕ= − ε0
S V
f
为洛伦兹力密度
二、电磁场的动量密度和动量流密度 洛伦兹力密度公式： f
ρ = ε 0∇ ⋅ E
j= 1
= ρE + j × B (1)
电磁辐射精品文档
电磁波在能源领域的应用
01 电磁波可以用于发电和能源传输
提供清洁能源
太阳能光伏发电、电磁波传输等技 02 术
多样化的能源形式
电磁波在能源领域的应用对环境友 03 好，具有可持续性
推动能源革新
电磁波在环境监测中的应用
电磁波可以 用于环境监 测和污染治
理
保护环境
电磁波技术 为环境保护 提供了重要 的技术手段
电磁谱与频率
无线电波
可见光
X射线
不同频率的相互作用
电磁波的传播特 性
电磁波是一种横波， 具有电场和磁场的振 荡。它可以在真空和 介质中传播，传播速 度等于光速。电磁波 传播可以通过干涉、 衍射等现象解释。
电磁辐射的
电磁辐射广泛应用于通信、医疗、工业等领域。 电磁波的频率不同，应用也不同，如微波炉、 MRI等。电磁辐射的应用大大改善了人们的生活 质量。
电磁医学成像技 术
MRI是一种利用核磁 共振原理进行成像的 医学技术。它可以清 晰显示人体内部的结 构，帮助医生准确诊 断疾病。MRI技术在 肿瘤、脑部疾病等诊 断中具有重要作用。
电磁治疗技术
微波治疗
应用于疼痛疾病
康复治疗
广泛应用于康复 和疾病治疗
磁疗
对炎症具有缓解 作用
电磁手术技术
01 微创手术
支持环境保护工 作
如雷达探测、 空气质量监
测等
监测环境指标
● 06
第六章 总结与展望
电磁辐射的影响 与应用
电磁辐射在现代生活 中扮演着重要角色， 不仅广泛应用于通信、 医疗等领域，而且可 能对人体产生潜在的 危害。因此，正确了 解并采取相应的防护 措施至关重要。未来， 随着技术的发展，电 磁辐射的应用领域将 继续扩大，我们需要 密切关注其影响与发 展。
电动力学复习总结第五章 电磁波的辐射2012答案
别用角标L和T表示，则：由于，所以本身就是无散场，没有纵场分
量，即
，；
，，；
，，；
由（1）得：
（5）
由（2）得：
（6）
由（3）得：
（7）
由电荷守恒定律得：
又因为 ，所以 ，即
（8）
（7）式简化为
（9）
所以麦克斯韦方程租的新表示方法为：
（10）
由引入标势，，代入得，
上式的解就是静止电荷在真空中产生的电势分布，所以对应静止电
解：规范变换式： ，
有
即与描述同一电磁场。 1 采用库仑规范：，
即在规范变换中当满足是，就是库仑规范。 2 采用库仑规范时，电磁势方程所取形式：
3、 在什么条件下可选取，这样一种规范条件？此时，与势的关系是 什么形式？ 解：若采用库仑规范，且的自由空间,势的方程变为：
① 当在空间没有电荷分布时，可以选取库仑场的标势， 把代入①式，解得：
只保留R的最低次项，因为作用R分母上后所得项更小，可忽略。 即仅需作用于上。例如，令，
11、 一些荷质比相同的带电粒子组成的体系，不会有电偶极辐射。 为什么？ 解：设体系有N个粒子，第个粒子的质量为，电荷为，总质量为M，则电 偶极矩①
在的非相对论情形，应用质心运动定理，设质心的矢径为 即,得：， 代入①式得： 由于系统不受外力，则质心加速度，所以没有电偶极辐射。 12、 电磁场具有动量的证据是什么? 电磁场也遵从的动量守恒定律， 说出
解：（1）证明：因为 所以，根据傅立叶级数的正交性，必有： （1） 在洛伦兹规范下，，考虑到真空中，故，，所以（1）
式化为 （2）
而 于是 （3） 因为 ，所以 所以（3）式右边积分中，被积函数为0，积分为0。所以满 足谐振子方程 。 （2）当选取规范，时 因为，是线性无关正交组，所以要使上式成立，必有 （3）已知，所以 5. 设和是满足洛伦兹规范的矢势和标势。 （1）引入一矢量函数（赫兹矢量），若令，证明。 （2）若令，证明满足方程，写出在真空中的推迟解。 （3）证明和可通过Z用下列公式表出： ，。 （1）证明：和是满足洛伦兹规范的矢势和标势，所以有
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互磨擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的 正常工作。 产生热效的电磁波功率密度在102 微观致热效应1 - 2 浅致热效应在102以下。
1、电磁辐射对人体的作用方式
电磁辐射对人体的作用机制，包括热效应、非热 效应以及累积效应等。
热效应 人体70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相
如果人长时间处于强电磁波的环境中， 就会出现头痛、疲乏、注意力不集中、记忆 力减退、睡眠不安等症状，导致心血管疾病 加重，消化系统发生障碍，神经系统功能失 调等。
美国环境保护局研究指出，低频电磁场是 患白血病、淋巴肿瘤的诱因，电网上产生的电 磁场也许是“未被证明的诱发人类癌症的原因” 。动物试验显示，低频电磁波能使鸡和鼠的胚 胎，出现相当高的畸形比例，母鼠很容易流产 。电磁波的刺激下，人体癌细胞的生长速度要 比未受电磁波刺激的癌细胞快23倍。
一、概述 二、电离辐射的防治 三、非电离辐射的防治
侦破“凶杀案”(一)
1991年，在美国太平洋贝尔电话公司 里发生了一件令人难以置信的怪事。该公 司的办公楼地层有配电房和电脑显示屏， 共有15名职员办公，其中11人先后被查出 患有癌症，如此高的发病率使剩下的4个 人惶惶不可终日。奇怪的是，在仅有一板 之隔的二楼，办公人员却个个生龙活虎。
电磁辐射的致癌突变作用
美国一癌症疗基金会对一些遭电磁辐射损伤的病 人抽样化验，结果表明在高压线附近工作的人快 24倍。
对视觉系统的影响
能减少眼部血流量，引发视觉障碍，导致视觉疲 劳和不舒适。
对神经系统和免疫系统造成直接伤害。
害”。
二、电磁辐射的分类
• 根据其能否使生物组织产生电离，可将电 磁辐射分为两类：电离辐射和非电离辐射。
• 波长小于100,频率大于3000,能量大于12.4 的电磁辐射称为电离辐射；否则为非电离 辐射。
• 电磁辐射按波长构成的波谱见下图。 • 110-9m 11.602×10-19J
• 11012
圣乔治沙漠疑案被解开了。它告诫人们，在发展高 科技、为人类造福的同时，千万别忘了在这些高科技背后 还隐藏着无形的杀手，别忘了这些危险因素对我们生活环 境污染污染，否则将酿成一幕幕可怕的悲剧。
一、概述
• 电磁波的发射与传播称为电磁辐射 • 1、应用广泛 • 工程、生活、通讯、军事、医学、灾害预
报 • 2、危害较大 • “幽灵电波”、“无影杀手”、“第五公
互磨擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的 正常工作。 产生热效的电磁波功率密度在102 微观致热效应1 -
非热效应：人体的器官和组织都存在一个微弱的 电磁场，受外界电磁场的干扰，处于平衡状态的 微弱电磁场显现出非热效应。
神经系统：人的中枢神经系统受到强的电磁辐射 后，会引发某些器官的功能发生变化。如条件反 射性活动受到抑制，出现心动过缓等。
感觉系统：低强度的电磁辐射就可使人的嗅觉机 能下降；当人头部受到低频小功率的声频脉冲照 射时，就会使人听到好像机器响，昆虫或鸟儿鸣
1、电磁辐射对人体的作用方式
非热效应 免疫系统：长期接触低强度微波的人和同龄正常
人相比，体液与细胞免疫指标中的免疫球蛋白降 低，使人体的体液与细胞免疫能力下降。 内分泌系统：低强度微波辐射就可使人的丘脑-垂 体-肾上腺功能紊乱；、活性增加，内分泌功能受 到影响。 遗传效应：微波能损伤染色体。 比如用195、2.45和96的微波照射老鼠，会使 412%的精原细胞骨形成染色体缺陷，老鼠能继承
10-14 10-12
电磁波谱 波长（m） 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 1 102 104 106 108
宇 宙 射 线
X射 线
紫 外 线
可 见 光 波
红 外 线
雷 达
无线电波 广播电视
交 流 电
电磁辐射光谱
三 电磁辐射污染危害
1、电磁辐射对人体的作用方式
电磁辐射对人体的作用机制，包括热效应、非热 效应以及累积效应等。
1、电磁辐射对人体的作用方式
累积效应 热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害
尚未来得及自我修复之前，再次受到电磁波辐射 的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永 久性病态，危及生命。 对于长期接触电磁波辐射的群体，即使功率很小， 频率很低，也可能会诱发想不到的病变，应引起 警惕。
2、电磁辐射对人体的危害
电磁辐射的危害与波长有关。长波对人体的危害 较弱，随着波长的缩短，对人体的危害运渐加强， 而微波的危害最大。
研究发现，电磁场的生物效应随频率的加大而递 增，其危害程度，微波＞超短波＞短波＞长波； 脉冲波＞连续波。
频率与作用程度亦成正比。 强磁场能在短时间内使人失去定向感觉。
2、电磁辐射对人体的危害
原因
在50年代，美国正进行原子弹试验，先后 共发射了11枚原子弹。原子弹爆炸时产生巨大 的蘑菇云，带着大量的放射性物质随风飘到距 离原子弹发射场200多千米之外的圣乔治沙漠 ，使这块人迹罕至的沙漠受到了污染。约翰· 韦恩领导的摄制组正是在这片被污染的地区中 工作了两个多月，而且又把大量被污染的沙土 运回摄影棚中，终于酿成了这场悲剧！
侦破“凶杀案”(二)
50年代中期，美国好莱坞有一部巨片《征 服者》，刚投放市场，立即引起轰动，获得巨 大成功。影片所表现的是成吉思汗征服中亚的 历史事件。当时摄制组在外景地圣乔治沙漠紧 张地活动了2个月，拍摄了许多精彩镜头。随后 他们又用卡车将许多沙子运进了摄影棚，进行 内景拍摄。成功后，演员们沉浸在欢乐中。3年 后，该片的演员，逐个被癌症夺去生命，到80 年代，《征服者》剧组的220人中竟有91人患上
电磁辐射扮演了“杀手”角色
科技进步使更多电器进入办公室和家庭， 工作和生活的效率有了极大的提高。但是，电 视机、电脑、电冰箱、复印机、空调、微波炉 、手机等在使用过程中会发出各种不同波长的 电磁波，包括无线电波、红外线、可见光、紫 外线、X射线、了射线等。它们看不见、摸不 着、闻不到，却切切实实威胁着人们的健康。