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电磁场与微波技术试卷
07年10月浙江省2007年10月高等教育自学考试
电磁场与微波技术基础试题
课程代码：02349
一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。
1. 在静电场中，将单位正电荷从电位为U 1的一点移到电位为U 2的一点，电场力
A.U 1—U 2 B.U 2—U 1
C.U 1+U2 D.U 1×U2
2．在静电场中有一带电的导体实心球，其球心和球外表面上一点的电位______________，
此两点的电场强度______________。(
A. 不相等/相等 B. 不相等/不相等
C. 相等/相等 D. 相等/不相等
3．标量场中一点的梯度是______________，矢量场中一点的散度是______________。(
A. 矢量/矢量 B. 矢量/标量
C. 标量/矢量 D. 标量/标量
4．如果静电场中某导体外表面上的某一点处的实际电场强度是垂直于该点表面向内的，那么可以判断此点处导体表面带有(
A. 负的面电荷 B. 正的面电荷
C. 没有带电荷 D. 不能确定
5．均匀介质的恒定磁场中某点磁场能量密度与该点磁场强度的大小有以下关系
A. 与磁场强度的大小成正比 B. 与磁场强度的大小成反比
C. 与磁场强度大小的平方成正比 D. 与磁场强度大小的平方成反比
6．真空中有一无穷长的直线电流I ，它在其周围空间距离此直线为R 处的一点所产生的磁场强度H 的大小为(
A.I/（2πR ） B.I/（2μ0πR ）
C. μ0I/（2πR ） D.2πR μ0I
7．恒定磁场中某点的磁通密度B 与矢量位函数A 有以下关系(
A. B 与A 无关 B. B 等于A 的梯度
C. B 等于A 的散度 D. B 等于A 的旋度
8．时变电磁场中，某闭合回路的感应电动势与通过此回路的磁通量变化之间的关系为(
A. 促进磁通量变化 B. 妨碍磁通量变化
C. 与磁通量变化无关 D. 与磁通量变化率的平方有关
9．正弦平面电磁波的电场强度水平分量和垂直分量在时间上同相位，此电磁波为(
A. 线极化波 B. 圆极化波
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家用电器的电磁辐射有多强，WHO告诉你
家用电器的辐射有多强？高压电线手机基站雷达的辐射强吗？
从电动剃须刀到电脑，从高压线到手机基站，我们生活中充满了各种会产生电磁场的设备与仪器。他们产生的电磁场有多强？距离多少又是安全的呢？请看世界卫生组织的介绍。
本文作者:Albert_JIAO
编辑的话：在谣言粉碎机粉碎的谣言当中，关于辐射的话题占了很大一部分。而很多辐射相关的谣言，都是源于对电磁场以及非电离辐射的相关概念不了解。由此我们翻译整理了世界卫生组织（WHO）关于电磁场的内容，帮助大家了解电磁场与非电离辐射。这是第四篇，罗列了家中常见电器的电磁辐射强度以及他们是否安全。第一篇： 第二篇： 第三篇：
家居中的电磁场
输电和配电设备产生的背景电磁场强度
电力需要使用高电压的电力传输线传输很远的距离。变压器可以将高电压转换为低电压，用于本地居民和商业机构的电力分配。电力传输和分配设备和家用电线及电器是家中背景强度的工频电场磁场的主要来源。在远离电力线的住户中，背景电磁场强度可以达到0.2 uT。直接在高压线的下方，电磁场的强度还会更大，地面的磁通量密度可以达到几uT。在电力线下方的电场强度可以高达10 kV/m。然而，电场和磁场强度会随着与电力线的距离增加迅速减小。在50米到100米的距离，电磁场的强度通常会和远离高压输电线的区域的强度差不多。此外，相比于房屋外面同样地点测到的值，房屋的墙壁可以明显降低电场强度。
家居中的电器
通常最强的工频电场都是出现在高压输电线下方。作为对比，通常最强的工频磁场是在距离电动机或者其他的电器，以及某些特殊的设备，像医学影像使用的核磁共振仪，非常近的时候遇到的。
距离家用电器较近时典型的电场强度值（距离30厘米）来自德国辐射安全联邦办公室，1999年
电场强度（V/m）
立体声收音机
目前标准限值
在不同距离，家用电器典型的磁场强度值很多人看到了各种家用电器周围的磁场强度值的时候感到很惊讶。磁场强度的大小与设备的大小、复杂程度、用电多少、和产生噪声多少都没有必然联系。不仅如此，就算表面上相似的设备之间，磁场的强度会非常的不同。例如，一些电吹风的周围会有非常强的磁场，另外一些电吹风几乎不会产生任何磁场。磁场强度的不同与产品的设计有关。下面这张表格显示了一些家居和工作场所常见的电器的典型数值。测量是在德国进行的，所有的这些电器都是工作在50Hz的交流电下。值得注意的是，实际的暴露值会随着产品的品牌型号和使用距离变化很大。
3厘米距离（uT）
30厘米距离（uT）
1米距离（uT）
0.01 – 0.03
电动剃须刀
15 – 1500
0.01 – 0.03
真空吸尘器
200 – 800
0.02 – 0.25
0.25 – 0.6
便携式收音机
0.15 – 0.5
0.01 – 0.04
0.01 – 0.15
0.12 – 0.3
0.01 – 0.03
0.07 – 0.3
0.5 – 1.7
0.01 – 0.25
0.01 – 0.15
大多数家用电器在30cm的距离产生的磁场强度完全在公众安全标准的限值100uT以下，正常的使用距离用黑体标出。（来源：德国辐射安全联邦办公室，1999年）
这张表格主要说明了两点：第一个，各种电器周围的磁场强度都会随着你远离它们而迅速减小。第二个，大多数的家用电器不会在非常靠近身体的时候工作，在大多数家用电器周围30厘米的距离，比公众的安全标准上限100uT（50Hz）（60Hz是83uT）低100倍以上。
电视机和电脑屏幕
电脑屏幕和电视机以相似的原理工作。都会产生静电场和不同频率的交变电磁场。
但是一些笔记本电脑和台式电脑使用的液晶显示屏（LCD）不会明显增加电场和磁场的强度。现代电脑拥有的导电电脑屏幕可以将屏幕产生的静电磁场的强度降低到家中和工作场所中正常的背景电磁场类似的强度。在正常使用的距离（距离屏幕30厘米到50厘米），交变磁场的磁通量密度通常小于0.7uT（工频），正常使用距离的交变电场强度范围从1 V/m以下到10 V/m不等。
家用微波炉会以很高的功率工作。但是有效的屏蔽使得泄漏到微波炉外面的电磁场降低到了无法检测到的强度。不仅如此，泄漏出的微波随着与微波炉距离的增大很快的减小。很多国家都规定了新出产的微波炉泄漏出来的电磁场强度最大值的生产标准。符合生产标准的微波炉不会对用户造成任何危害。
相比于手机，无绳电话工作产生的电磁场强度小很多。这是因为它们只在距离家中基站非常近的距离使用，不需要很强的电磁场来远距离发送信号。所以这些设备周围的射频电磁场大小可以忽略不计。
环境中的电磁场
雷达用于导航，天气预报，军事用途和其他很多的应用。它们会发射出脉冲的微波信号。尽管平均功率可能比较低，脉冲中的最大功率可以很高。很多雷达会旋转和上下移动，这将会降低雷达附近的居民电磁场下暴露的平均功率密度。大功率和非旋转的军用雷达也会将公众可以进入的区域暴露值降到安全准则以下。
安全检查系统
商店里的防盗系统会使用可以被出口的通电线圈探测到的标签来工作。当商品被购买的时候，标签会被去掉或者永久的失效。线圈产生的电磁场一般不会超过安全准则的限制。访客控制系统以类似的方式工作，标签被放进了钥匙圈或者身份卡中。图书馆安全系统使用的标签在书被借出的时候失效，书被归还的时候再次生效。金属探测器和机场安检系统会产生强度高达100 uT的强磁场，金属物品的存在会干扰这一磁场。距离探测器很近的时候，磁场强度会接近甚至偶尔超过安全准则限值。但是这并不会构成健康的威胁，会在安全标准的部分进一步讨论（请看“超过安全准则的暴露有害吗？”）。
电动列车和有轨电车
长途列车会有一个或者多个与旅客车厢分开的专门发动机车厢。因此乘客暴露的电磁场主要来源于列车的供电系统。长途列车乘客车厢的磁场强度在接近地面的时候可以达到几百uT，在车厢内其他位置会有低一些的值（几十uT）。电场强度可以达到300 V/m。居住在铁路沿线的居民会遇到头顶的供电线产生的磁场，强度不同国家有所不同，一般会与高压电线的磁场强度相当。
一些列车和有轨电车的发动机和牵引设备位于乘客车厢地面的下方。在发动机正上方最近的车厢地面区域，磁场强度可以达到几十uT。强度会随着与车厢地面的距离增大迅速减小，乘客身体上部暴露的强度已经大大降低。
电视和收音机
当你在家中为自己的立体声收音机选择电台的时候，是否想过熟悉的缩写AM和FM代表着什么？收音机信号因为携带信息方式的不同分为调幅（AM）和调频（FM）两种。调幅广播用来远距离传播信号，调频广播覆盖更局部的区域，但是会提供更好的声音质量。
调幅广播由很大的天线阵列来发送信号，可以达到几十米高，发射场所公众人士禁止入内。在天线和电缆附近的暴露强度可以很高，但是这只会影响维修工人，不会影响普通公众。
电视和调频广播天线比调幅广播天线小很多，以阵列的形式安装在高塔的顶部。塔的本身只作为支撑结构。在塔底附近的暴露强度在安全标准限值内，公众进入这些区域有时是可以的。小型的本地电视和广播天线有时安装在建筑的顶部，如果是这样的话，可能有必要对进入屋顶进行限制。
手机和手机基站
手机可以让人们在任何时间被联系到。这种低功率的射频装置与固定的低功率基站组成的网络之间互相发送和接收信号。每个手机基站对指定的区域进行覆盖。按照需要处理的通话数量，在主要城市里基站之间相隔几百米，而在农村地区可以相隔几公里。
手机基站通常安装在建筑顶部，或者在15米到50米高的塔顶部。从某个基站向外发出信号的强度是不断变化的，取决于通话的次数和通话者距离基站的距离。天线会发出很窄的一束无线电波，沿着几乎与地面平行的方向散开。所以地面和公众平时可以进入的区域的射频电磁场强度比危险值低很多倍。只有一个人接近天线正前方一米或者两米的距离，安全标准才有可能被超过。在手机广泛使用之前，社会公众接触的射频辐射主要来自于广播和电视发射台。就算是今天，由于公众可以进入的地方的基站信号强度通常和远离广播和电视发射台的区域相似甚至更低，手机基站对于我们总的暴露量的增加微乎其微。
但是，手机用户暴露的射频电磁场强度比环境中的高出很多。手机使用时距离头部很近。所以，相比于对于全身的加热效应，使用者头部吸收的能量的分布必须被确定。按照复杂的计算机模拟和头部模型的测量，从手机吸收的能量没有超过目前的安全标准。
对暴露在手机频率的电磁场中产生其他所谓的非热效应的担忧也不断被提出。其中包括可以影响癌症进程的细胞上的微弱效应；对电兴奋组织的作用可能会影响大脑和神经系统的功能是另外一个猜想。然而目前已有的证据总体上不支持手机的使用会对人体健康产生有害的影响。
日常生活中的磁场：它们真的那么高吗？
近些年，很多国家的官方部门对于居住环境中的电磁场强度进行了很多的测量。其中没有一项认为电磁场的强度可以带来有害的健康效应。
德国辐射安全联邦办公室最近测量了各种不同的职业和公众电磁场暴露情况，2000名人士每天暴露的磁场强度。他们中的所有人全天24小时都戴着个人测量器。测量的结果各不相同，但是平均每天的暴露量是0.10 uT。这个数值比公众的暴露标准限值100 uT低1000倍，比职业的暴露限值500 uT低5000倍。不仅如此，城市中心区居民的暴露情况显示农村地区和城市地区生活的人士暴露值没有明显不同。居住在高压电线附近的居民的暴露量和普通人群的暴露量区别也很小。
要点总结：
家庭中背景电磁场强度主要来源于电力传输和分配设备，以及家用电器。
不同电器产生的电磁场强度会明显不同。电场和磁场的强度都会随着与电器距离的增大而迅速减小。在各种情况下，家用电器周围的电磁场强度远远小于安全准则的限值。
在电视机和电脑屏幕正常的使用距离，电场和磁场强度只有安全标准值的万分之一到千分之一。
符合标准的微波炉不会对健康造成威胁。
只要公众不近距离接近雷达设施、广播天线和手机基站，就不会受到超过安全准则限制的射频电磁场。
手机的射频电磁场强度比日常居住环境中的其他电器都高出很多，但即使这样的强度也没有显示出有害健康的效应。
很多调查显示出日常居住环境的电磁场下的暴露强度是非常小的。
本文编译自世界卫生组织英文网站
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文章题图：友情提供
关于这个流言的更多讨论，请见条目《》。
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我是来看封面图的。
让我意外的是，电动剃须刀也能隔30厘米用？
难道就没有人关注电吹风和剃须刀的问题吗，跨度这么大的测量标准是什么！你们难道有人可以远离30cm以上使用剃须刀吗.......“电吹风所在的频率与手机微波炉所在的频率就相差巨大，直接拿电吹风的辐射值和手机比较过于简单粗暴了。由于相关知识的缺乏，报道中会出现这样的言辞：“据上海环境辐射研究监测中心一项数据显示，一台普通家用1000W电吹风，辐射值竟达350毫高斯（等于35uT）。”[2] 而事实上，35uT还远低于安全的最大磁感应强度，实在不需要惊慌。结论：谣言破解。 电吹风的工作功率比较大，可以辐射出比较强的电磁场。但是电吹风的辐射属于低频率的电磁场，会对人体产生危害的强度比电吹风的辐射强度要大得多。把电吹风说成是高辐射的杀手，更多的是危言耸听。”谣言粉碎机能不能给个具体的说法......上面这篇文章认为电吹风安全的原因是35uT不足为虑，现在德国的数据2到2000uT又这么奇葩，那在不知道德国的数据测量方式的情况下，我们到底该相信粉碎机的哪篇文章？电吹风或许可以远点使用，但是剃须刀该怎么使用才能安全呢？
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全部评论(79)
让老生来给你们谈一个，就右边那个妹子就成。
WHO的调查研究范围是否包含国内情况？
who系列来自
上次在果壳问了插座的问题之后就果断放心将插座放在床头了，但是过了一阵之后又有些隐隐的忧伤感
我是来看封面图的。
引用 的话：上次在果壳问了插座的问题之后就果断放心将插座放在床头了，但是过了一阵之后又有些隐隐的忧伤感插座放床头更需要担心触电的风险吧……半夜想喝水的时候不小心打翻杯子然后（下略
电磁场与无线技术研究生
who系列，支持一个。。。
封面好评！
多少人是被封面吸引进来的……
.NET程序员
封面 5星好评
大腿很棒。
看图才进来的
引用 的话：大腿很棒。为了看图才进来的，结果也就一张
不知道那个100uT的限值是如何得到的。我测量过工频磁感应强度，农村的背景值比城市的背景值要低10倍左右。
检讨一下，我是被封面吸引来的。。。
嗯，腿不错
我第一眼看见题图的时候把左腿看成了右腿这种事我会乱说？
我以前看到过一篇文章，电热毯是最高的，因为面积大，又几乎直接接触
让我意外的是，电动剃须刀也能隔30厘米用？
就算这样。。我感觉坚信辐射有害的人也改变不了--一颗疯狂的文科桑树
都是被腿吸引来的么。。。
好得封面是成功的一半。。。
我感觉坚信辐射有害的人也改变不了
剃须刀还挺厉害啊
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什么是微波?微波与无线电波、红外线、可见光一样都是电磁波,微波是指频率为300MHz-300KMHz的电磁波,即波长在1米到1毫米之间的电磁波.微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”.微波是怎样产生的?微波能通常由直流或50MHz交流电通过一特殊的器件来获得.可以产生微波的器件有许多种,但主要分为两大类：半导体器件和电真空器件.电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件,或称之为电子管.在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管,多腔速调管,微波三、四极管,行波管等.在目前微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管.微波应用的频率有那些?因为微波应用极为广泛,特别是通信领域,为了避免相互间的干扰,国际无线电管理委员会对频率的划分作了具体规定.分给工业、科学和医学用的频率有 433 兆赫、915兆赫、2450兆赫、5800兆赫、22125兆赫,与通信频率分开使用.目前国内用于工业加热的常用频率为915兆赫和2450兆赫.微波频率与功率的选择可根据被加热材料的形状、材质、含水率的不同而定.微波加热的原理是什么?介质材料由极性分子和非极性分子组成,在电磁场作用下,这些极性分子从原来的随机分布状态转向依照电场的极性排列取向.而在高频电磁场作用下,这些取向按交变电磁的频率不断变化,这一过程造成分子的运动和相互摩擦从而产生热量.此时交变电场的场能转化为介质内的热能,使介质温度不断升高,这就是对微波加热最通俗的解释.微波杀菌的机理是什么?微波灭菌的机理在于,细菌、成虫与任何生物细胞一样,是由水、蛋白质、核酸、碳水化合物、脂肪和无机物等复杂化合物构成的一种凝聚态介质.其中水是生物细胞的主要成分,含量在75～85％,因为细菌的各种生理活动都必须有水参与才能进行,而细菌的生长繁殖过程,对各种营养物的吸收是通过细胞膜质的扩散、渗透和吸附作用来完成的.在一定强度微波场的作用下,物料中的虫类和菌体也会因分子极化驰豫,同时吸收微波能升温.由于它们是凝聚态物质,分子间的作用力加剧了微波能向热能的能态转化.从而使体内蛋白质同时受到无极性热运动和极性转动两方面的作用,使其空间结构变化或破坏,而使蛋白质变性.蛋白质变性后,其溶解度、粘度、膨胀性、渗透性、稳定性都会发生明显的变化,而失去生物活性.另一方面,微波能的非热效应在灭菌中起到了常规物理灭菌所没有的特殊作用.也是造成细菌死亡的原因之一.微波的穿透能力如何?穿透能力就是电磁波穿入到介质内部的本领,电磁波从介质的表面进入并在其内部传播时,由于能量不断被吸收并转化为热能,它所携带的能量就随着深入介质表面的距离,以指数形式衰减.透射深度被定义为：材料内部功率密度为表面能量密度的1/e 或36.8% 算起的深度D,微波的加热深度比红外加热大得多,因为微波的波长是红外波长的近千倍.红外加热只是表面加热,微波是深入内部加热.什么叫微波的选择性加热?不同性质的物料对微波的吸收损耗不同,即选择性加热的特点,这对干燥过程有利.因为水分子对微波的吸收损耗最大,所以含水量高的部位,吸收微波功率多于含水量较低的部位,从而干燥速率趋一致.微波加热为什么称之为内部加热方式?常规加热（如火焰、热风、电热、蒸汽等）都是利用热传导、对流、热辐射将热量首先传递给被加热物的表面,再通过热传导逐步使中心温度升高（即常称的外部加热).它要使中心部位达到所需的温度,需要一定的热传导时间,而对热传导率差的物体所需的时间就更长.微波加热则属于内部加热方式,电磁能直接作用于介质分子转换成热,且透射性能使物料内外介质同时受热,不需要热传导,而内部缺乏散热条件,造成内部温度高于外部的温度梯度分布,形成驱动内部水分向表面渗透的蒸汽压差,加速了水份的迁移蒸发速度.特别是对含水量在30%以下的食品,速度可数百倍的缩短,在短时间内达到均匀干燥.各种物质对微波的吸收能力如何?微波加热是介质材料自身损耗电场能量而发热.而不同介质材料的介质常数εr和介质损耗角正切值tgδ是不同的,故微波电磁场作用下的热效应也不一样.由极性分子所组成的物质,能较好地吸收微波能.水分子呈极强的极性,是吸收微波的最好介质,所以凡含水分子的物质必定吸收微波.另一类由非极性分子组成,它们基本上不吸收或很少吸收微波,这类物质有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜等、塑料制品和玻璃、陶瓷等,它们能透过微波,而不吸收微波.这类材料可作为微波加热用的容器或支承物,或做密封材料.在微波场电中,介质吸收微波功率的大小P正比于频率f、电场强度E的平方、介电常数εr 和介质损耗正切值tgδ.即:P = 2πf?E2?εr?tgδ 微波的脱水效率如何?理论上每千瓦小时微波电能可使1.39公斤的水汽化,由于线路损耗及腔体效率等因素,实际效果为0.8--1.1公斤/千瓦小时.用户可根据待处理材料初始与最终含水量之差及产量的要求来估算所需的微波功率.
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