电磁场与电磁波在实际中的应用

电磁场与电磁波在实际中的应用

班级：电子0801

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一、《电磁场与电磁波》课程综述：

《电磁场与电磁波》课程要求电子类各专业主要课程的核心内容都是电磁现象在特定范围、条件下的体现，分析电磁现象的定性过程和定量方法是电类各专业学生掌握专业知识和技能的基础之一，因而电磁场与电磁波课程所涉及的内容，是合格的电子类专业本科学生所应具备的知识结构的必要组成部分。不仅如此，电磁场理论又是一些交叉领域的学科生长点和新兴边缘学科发展的基础。学好电磁场理论将增强学生的适应能力和创造能力。因此本课程的作用不仅是为进一步学习准备必要的基础，更为深远的是关系到所培养学生的基本素质，因此“电磁场与电磁波”课程在教学计划中应占有重要地位，它是电子类专业本科学生的一门技术基础课。通过学习本课程，应具备以下能力：

（1）在大学物理电磁学的基础上,进一步掌握宏观电磁场的基本规律，并结合各专业实际介绍其技术应用的基本知识；

（2）通过教学，培养学生用场的观点对电器工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析和判断的能力，了解进行定量分析的基本途径，为进一步学习和应用各种较复杂的电磁场计算方法打下基础；

（3）通过电磁场理论的逻辑推理，培养学生正确思维和严谨的科学态度。二、电磁场与电磁波在生活生产中的应用

（1）光电开关

光是一种电磁射线，其特性如同无线电波和X射线，传递速度约为300000千米/秒，因此它可以在发射的一瞬间被其接收。红外线开关光电开关是利用人眼不可见（波长为780nm-1mm）的近红外线和红外线的来检测、判别物体。通过光电装置瞬间发射的微弱光束能被安全可靠的准确的发射和接收。光电开关的重要功能是能够处理光的强度变化：利用光学元件，在传播媒介中间使光束发生变化；利用光束来反射物体；使光束发射经过长距离后瞬间返回。光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于发光二极管（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择，朝着目标不间接地运行。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。

光电开关可分为对射型、漫反射型、镜面反射型。

对射型光电开关：由发射器和接收器组成，结构上是两者相互分离的，在光束被中断的情况下会产生一个开关信号变化，典型的方式是位于同一轴线上的光电开关可以相互分开达50米。特征：辨别不透明的反光物体；有效距离大，因为光束跨越感应距离的时间仅一次；不易受干扰，可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中；装置的消耗高，两个单元都必须敷设电缆。

漫反射型光电开关：是当开关发射光束时，目标产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当有足够的组合光返回接收器时，开关状态发生变化，作用距离的典型值一直到3米。特征：有效作用距离是由目标的反射能力决定，由目标表面性质和和颜色决定；较小的装配开支，当开关由单个元件组成时，通常是可以达到粗定位；采用背景抑制功能调节测量距离；对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感。

镜面反射型光电开关：由发射器和接收器构成的情况是一种标准配置，从发射器发出的光束在对面的反射镜被反射，即返回接收器，当光束被中断时会产生一个开关信号的变化。光的通过时间是两倍的信号持续时间，有效作用距离从0.1米至20米。特征：辨别不透明的物体；借助反射镜部件，形成高的有效距离范围；不易受干扰，可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中

（2）微波和磁场强化细菌浸出黄铜矿研究

现状

铜是重要的有色金属,我国铜矿的平均含铜品位为0. 71% , 品位超过1%的仅占铜矿总量的20%。品位在0. 7%以下占总量的56% ,全国未开采利用的铜资源中有一半以上是属于低品位随着大量开采,高品位、易选铜矿已日趋减少,使人们开始考虑开发利用低品位的铜矿以及回收利用矿渣。国外采用生物冶金技术处理单一铜矿物,边界品位可达0. 01%。目前,采用细菌堆浸或地下浸出工艺生产的铜大约占全世界铜年产量的25%[ 2 ] 。黄铜矿是低品位硫化铜矿中的主要铜矿物,又是硫化铜中最难浸出的铜矿物之一。

细菌浸矿

细菌氧化是20世纪下半叶冶金领域十分活跃的学科之一,由于其它的铜富集方法存在着一定的局限性,如投资高、技术难度大、对环境污染严重等问题,因此人们便把目光投入到无污染、低成本的细菌氧化法,使之成为近年来开发速度快的新兴技术。氧化亚铁硫杆菌是化能自养菌,由于能生长在亚铁、元素硫和硫化物矿物上,因而成为目前生物湿法冶金中应用价值最大的一个菌种。细菌可氧化低价硫产生硫酸,在此过程中获得其生长繁殖的能量,并且从培养基中获得N、K、P及微量元素,以补充硫化矿物氧化所消耗的能源。细菌最主要的作用是将二价铁连续不断地氧化成大多数难处理矿石的浸出所必不可少的三价铁。黄铜矿细菌浸出过程可表示为:

2CuFeS2 + 8. 5O2 + H2 SO4细菌2CuSO4 + Fe2 ( SO4 ) 316+H2O

磁场及微波的强化作用

一个水分子中含有两个孤对电子,它们的存在使水产生了氢键,而氢键的存在使水的结构特殊而易变。在磁场的作用下,水的结构发生变化,但氢键并不破裂,只是使氢键产生弯曲。水经磁化后光学性质改变,影响水系中离子水合作用,磁化率改变。实验表明磁化水能促进细菌的生长,其可能的原因是:磁化使水的结构发生变化在水与空气的界面产生压力差,促进了氧气在水中的溶解,从而促进了细菌的生长;提高了生物膜的渗透性。改善了细菌对培养物质的吸收。实验表明磁化水配制9K培养基能促进细菌的生长,提高细菌的活性,对细菌浸矿有明显的促进作用,缩短细菌预氧化周期。微波加热是频率在300～300000MHz之内的电磁波对物体进行的全面加热。水是极性分子具有永久性偶极矩,在交变电场中能发生偶极迟豫,在体系

内部直接引起微波能的损耗,水分子互相碰撞,导致分子化学键的破坏或改变水分子的原结构形式,引起水分子结构变化,如由水的大分子变为小分子,致使不能形成水合物,这样游离的三价铁数目会更多,有利于提高浸出。另外,电磁辐射的微波也具

有相应的磁场,引起溶液界面压力差,促进氧气在水中的溶解,从而促进了细菌的生长从而强化浸矿。微波与磁场作为物理方法强化微生物浸出与化学方法强化相比本身不产生任何气体,具有操作简单、环保、便于控制等特点。