电磁现象与规律「磁场学」

今天带来电磁现象与规律「磁场学」，关于电磁现象与规律「磁场学」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

电磁看不见摸不着，却时刻真实存在于我们的世界中。大到恒星演化抛洒出的巨量辐射，小到进电梯后手机突然变弱的信号；远到宇宙深处，近到我们身边，都有电磁的身影。

什么是电磁？生活中在哪些地方能找到它？电磁干扰是如何产生的？它会影响智能汽车的“大脑”吗？坐飞机关手机是不是小题大做？电磁安全靠什么来保障？

中国之声、央视频携手中国科协青少年科技中心，推出全媒体系列科普栏目——大师课堂《科学家讲科学》。20位院士名家畅谈热点事件，为公众科普答疑。本期有请中国工程院院士、北京航空航天大学教授苏东林和科普创作人周哲，一起畅谈你所不知道的电磁的奥秘。

“人类对电磁现象的探索从来没有停止过”

苏东林介绍，人类察觉到电磁现象比形成理论的时间要久远的多。我国是对磁现象认识最早的国家之一，智慧的古人很早就将磁石应用于医疗、寻路等，并且利用磁石的指向性制造出了可以指引方向的仪器——司南，又从司南再创造发明了指南针。明代的郑和就是利用了指南针，才能有远洋航海的壮举。

电磁早已被利用到了生活生产的方方面面，推动了人类文明的进步。

△展示于中国地质博物馆的汉代司南复原件

别找了！电磁一直在你身边

苏东林说，随着电磁发展不断迎来新的突破，如今我们对电磁的认识也早已从认识、掌握发展到了利用，我们身边所有带电的设备，都与电磁有着密切的关系。

比如，微波炉就是利用不断变化的电磁场，使食物的分子不断地运动，进而将电磁能量转化为热能来实现加热食品；4G、5G手机也是用了电磁场与电磁波可以传递信息的原理，实现了人与人之间的无线通信。

电磁的应用非常广泛，许多重大工程也和电磁紧密相关。比如我国的FAST天眼——世界上口径最大、功能最强的单口径射电望远镜，就是通过汇聚宇宙中的电磁波，进行天文观测活动的。

电磁干扰，后果很严重！

苏东林说，电磁的发展道路也并非一帆风顺，电磁现在已将陆海空天连为一体，但同时也面临着日益严峻的电磁干扰现象，甚至对国防经济建设产生重大影响。

在电磁环境中，电磁干扰现象是随时可见的，经常会给正常生活带来烦恼和不便，甚至可能引发重大灾难。比如在观看电视时，屏幕画面出现闪烁，其中可能的原因之一就是电视机周围有干扰信号。这些干扰信号有可能就来自于电磁炉、电风扇、冰箱、按摩椅等电器。

电磁干扰不一定都是人为的

苏东林介绍，电磁干扰分为自然电磁干扰和人为电磁干扰。

自然电磁干扰是自然界所固有的，与人的活动无关的电磁干扰现象。比如天空打雷放电等现象。此外，太阳系也常常发生强烈的电磁现象，太阳及太阳系的行星都会发出辐射和电磁干扰，引发复杂的电磁环境。

△2019年5月5日，俄罗斯一架客机被雷电击中，事故造成41人遇难

而人为电磁干扰主要存在于工业、交通和商业环境中。电子设备在工作时，设备中的电路会有交变的电流流动，该电流会通过辐射或传导的方式，向空间和周围设备辐射或传导电磁能量，从而有一定概率对其他的设备产生电磁干扰。

电动汽车出问题？你先问问电磁咋说

苏东林说，随着物联网技术的不断发展，现在有越来越多的智能网联系统正逐渐走进生活，它们带来便利的同时，也面临一些问题。一旦这些智能网联系统的节点和网络出现了电磁故障，将会造成波及范围极广、影响区域极大的安全事故。

△第一类敏感现象：遥控器发出刹车指令，电机驱动误启动，车轮转动。（干扰信号源输出信号频率150MHz、功率-15dBm）

△第二类敏感现象：遥控器发出转向指令，刹车误启动。（信号源输出信号频率100MHz、功率-15dBm）

2014年，苏东林团队进行了关于电磁干扰如何使智能电动汽车发生重大故障的研究。实验过程中，实验人员在行驶中的汽车旁边增加了一个瞬态的电磁干扰，引发了电动汽车系统产生故障，使得汽车无法刹车。实验表明，在一定强度的电磁干扰下，智能汽车的控制系统发生故障的概率会大大增加。

别把坐飞机关手机不当回事！

苏东林介绍，在飞机起飞着陆的时候，需要严格使用类似导航以及和塔台的通信等功能来确保飞机的安全，所以在这个过程中，一定要确保这些设备的工作是万无一失的。而导航系统的信号通常是由天上的导航卫星发射，再由飞机接收，信号比较弱，在这种情况下，如果手机产生了能够引发导航系统不正常工作的信号强度，或者类似的频谱，就会对导航造成一定程度的干扰。

周哲表示，这更多的是一个需要防微杜渐的事情，即便在科学上的概率很低，但我们要杜绝这种最坏情况的发生。

苏东林说，随着电磁兼容技术进步，飞机本身的电磁兼容设计和抗干扰设计做得越来越好，手机所产生的干扰也越来越弱了。现在的部分飞机可以在起飞以后继续使用电子设备，不过无线遥控设备除外。

防患于未然最重要！

苏东林说，电磁安全问题之所以引起关注，是因为它往往就发生在一瞬间，如果没有做好前期的防范，出问题的时候就很难预警，很可能在瞬间就会造成大范围的影响。

“为了能够把电磁安全工作做在前面，防患于未然，我们就要像侦探一样不断地拨开迷雾，去寻找可能导致电磁安全问题的源头和规律，将意外的情况尽可能扼杀在摇篮里。我们自主研发的电磁干扰检测仪可以获取电子系统对外产生的电磁发射数据并进行分析，从而对电子系统的电磁故障进行定位。”

△科研人员测试、使用电磁干扰要素综合检测分析仪

“热乎”的电磁，需要热情的你！

从个人角度说，电磁学可能会有点“冷”，但这并不意味着它离我们很远。

苏东林说，实际上，所有人每天无时无刻不在跟电磁打着交道。只要用电的地方，只要有联系的需求就都离不开电磁，只是我们把它当成呼吸空气一样普通的事情而忽视了它。电磁确实有温度，就从天天我们都要跟它打交道这一点来说，它一定是热的。

从宏观角度来说，目前，世界各国围绕着电磁频谱、电磁环境效应和电磁安全等领域，都设计了中长远的发展规划，不断突出在电磁领域的优势地位，并且将其列为国家竞争力的核心技术之一，因此电磁学相关专业的热度也在不断攀升。

“每当我国装备发展遇到重大挑战时，国防电磁领域往往就会冲上前去，它解决的是国家最急需的问题。国防科技工业的发展靠的是我们自己的努力研究，这就是我们电磁人的使命，正因为这种挑战性和重要性，这个专业也给我们带来了巨大的成就感和荣誉感。欢迎有志青年满怀热情，投入到电磁相关专业中来。”苏东林说。

来源： 中央广电总台中国之声