楊再華 陳飛 龍元平

隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越廣泛地進(jìn)入我們的生活。然而，各種電器帶來的輻射對健康的可能危害，也讓人們擔(dān)憂不已。如何有效地避免這些輻射，成為大家普遍關(guān)心的話題。為此，我們嘗試自己動手制作一種能有效吸收電磁輻射的裝置。

輻射是指能量以電磁波或粒子（如阿爾法粒子、貝塔粒子等）的形式向外擴散。自然界中的一切物體，只要溫度在絕對溫度零度以上，都以電磁波和粒子的形式時刻不停地向外傳送熱量，這種傳送能量的方式被稱為輻射。生活中存在的輻射，主要有電磁輻射、太陽輻射和熱輻射等（詳見本刊2014年第11期《終結(jié)那些關(guān)于輻射的謠傳》一文）。

我們所制作的這個防輻射裝置，其原理主要是利用了電荷在金屬尖端集聚現(xiàn)象以及靜電平衡原理。

靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場：把一個不帶電的金屬導(dǎo)體ABCD放到電場強度為E0的電場中，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受到庫侖力的作用，將向著與電場相反的方向定向移動。這樣，在導(dǎo)體的AB面上將出現(xiàn)負(fù)電荷，在CD面上將出現(xiàn)正電荷。

導(dǎo)體兩面出現(xiàn)的正負(fù)電荷，會在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生與E0方向相反的電場E，這兩個電場疊加，使導(dǎo)體內(nèi)部電場減弱。但是，只要導(dǎo)體內(nèi)部的電場不為0，自由電子就會繼續(xù)做定向移動，導(dǎo)體兩面的正負(fù)電荷就會繼續(xù)增加，導(dǎo)體內(nèi)部的電場就會進(jìn)一步消弱，直到導(dǎo)體內(nèi)部各點的合場強等于0為止。于是，導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子不再發(fā)生定向移動。

導(dǎo)體上電荷的分布：一個導(dǎo)體，不論原來是不是帶電，放入電場中以后，都會由于靜電感應(yīng)而在導(dǎo)體的不同部位出現(xiàn)電荷。靜電平衡時，導(dǎo)體上的電荷分布有以下兩個特點：

1. 導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的表面。

2. 在導(dǎo)體外表面，越尖銳的位置電荷密度（單位面積的電荷量）越大，附近場強越強，凹陷的位置幾乎沒有電荷。

電磁波是由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動，其傳播方向垂直于電場與磁場構(gòu)成的平面，有效地傳遞能量和動量。電磁波其實是在空間向前傳播的一種時變電磁場，其所攜帶的能量主要包含在電場部分。

由于電磁輻射的能量主要集中在電場部分，所以，我們的設(shè)計只考慮吸收電場部分而忽略磁場部分。盡管電磁波中的電場是時變電場而非靜電場，但靜電平衡的原理在這里還是可以應(yīng)用的，因為導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷的分配時間是極短的，對于變化的電場，感應(yīng)電荷完全可以調(diào)整其產(chǎn)生的電場以適應(yīng)外界電場的變化。

根據(jù)靜電平衡原理和帶電導(dǎo)體上電荷集聚尖端的現(xiàn)象，我們將電磁輻射吸收裝置設(shè)計成球形，在球的表面是星射狀的大頭針，針尖朝外，各大頭針之間用導(dǎo)線相互接通并接地。

由于感應(yīng)電荷往尖端集聚，因此在每顆大頭針的針尖部分的電場強度都非常強，局部空間內(nèi)，大部分電場將往針尖所在區(qū)域匯聚。根據(jù)能量守恒原理，大部分電場往針尖部分匯聚，那么，其他區(qū)域的電場也就減弱，從而輻射能量也就降低，達(dá)到吸收的目的。

我們的實驗地點，是在貴陽實驗三中的一間教師辦公室內(nèi)，將室內(nèi)的路由器接通電源讓其正常工作?，F(xiàn)在，就讓我們通過對比實驗來看看吸收效果。

對比實驗1：首先，我們用電場輻射檢測儀直接測量某處電磁輻射強度。

然后，再在該處放置我們設(shè)計的電磁輻射吸收裝置，再用電磁輻射吸收儀測量該處的電磁輻射強度。測試地點距離路由器30厘米。

由測量數(shù)據(jù)可知，在沒有放電磁吸收器前，該處的輻射功率是每平方米面積上1.8微瓦；放上電磁吸收器后，它的輻射功率是每平方米面積上77. 5微瓦，是原來的43倍！該裝置對電磁輻射的匯聚效果非常明顯！

對比實驗2：我們又測量了離路由器200厘米的情況，在沒有放電磁吸收器前，它的輻射功率是每平方米面積上0.015微瓦；放上電磁吸收器后，它的輻射功率是每平方米面積上0.077微瓦，是原來的5倍。

那么，如果在輻射源與測試點之間放上我們的電磁吸收裝置后，效果又會怎樣呢？

對比實驗3：我們測量了離路由器100厘米處的情況，在沒有放電磁吸收器前，它的輻射功率是每平方米面積上0.195微瓦；在路由器與測試點之間放上電磁吸收器后，它的輻射功率是每平方米面積上0.033微瓦，輻射強度明顯減少。

對比實驗4：我們還測量了離路由器200厘米處的情況，在沒有放電磁吸收器前，它的輻射功率是每平方米面積上0.012微瓦；在路由器與測試點之間放上電磁吸收器后，它的輻射功率是每平方米面積上0.007微瓦，輻射強度相應(yīng)在減少。

通過多次測試，證明我們這個電磁吸收裝置吸收電磁輻射的效果是非常明顯的。如果你也在擔(dān)心輻射危害的話，就趕緊動手給自己做一個這樣的裝置吧?。ㄘ?zé)任編輯/余風(fēng)）

輻射的危害

輻射是心血管病、糖尿病、癌突變的主要誘因；它容易對人體的生殖系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)造成傷害；同時，輻射還是孕婦流產(chǎn)、不育、畸胎等病變的誘發(fā)因素，能直接影響兒童的發(fā)育、骨髓發(fā)育，導(dǎo)致視力下降、視網(wǎng)膜脫落、肝臟造血功能下降；此外，輻射還會使性功能下降、女性內(nèi)分泌紊亂、月經(jīng)失調(diào)。

現(xiàn)在，我們的工作越來越多地依賴于電腦，但電腦所散發(fā)出的輻射電波卻往往為人們所忽視。依國際MPRⅡ防輻射安全規(guī)定：在50cm距離內(nèi)必須小于等于25V/m的輻射暴露量。可是你是否知道計算機的輻射量是多少？答案是：鍵盤1000V/m、鼠標(biāo)450V/m、屏幕218V/m、主機170V/m、筆記本電腦2500V/m。（來源：本刊資料室）