金照恩

摘 要： 當(dāng)人們躺在舒適的電熱毯上享受著電流的熱效應(yīng)帶來(lái)溫暖的同時(shí)，也遭受著看不見(jiàn)、無(wú)感覺(jué)的電磁波對(duì)人體的輻射.如何讓電熱毯給人們帶來(lái)方便的同時(shí)又能減少它產(chǎn)生的電磁輻射呢？如果采用先對(duì)折然后再環(huán)繞的辦法，將帶給我們一款能夠方便取暖而又無(wú)電磁輻射的電熱毯.

關(guān)鍵詞： 熱效應(yīng)；磁效應(yīng)；電磁波；輻射

自從電進(jìn)入了我們的生活，人們發(fā)現(xiàn)通電的物體會(huì)發(fā)熱，即電流具有熱效應(yīng)，像我們生活中的電爐子、電熱毯等應(yīng)用的就是這一特性，電在發(fā)熱的同時(shí)給人們帶來(lái)了很大的方便.

1 電流的熱效應(yīng)與磁效應(yīng)

顧名思義就是當(dāng)一段導(dǎo)體有電流通過(guò)后，導(dǎo)線會(huì)發(fā)熱，焦耳研究了電流產(chǎn)生的熱量的多少與電流的大小、電阻的大小和通電時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，讓人們清楚地認(rèn)識(shí)到?jīng)Q定熱效應(yīng)大小的因素.要想得到更多的熱量加大電流是一種方便的手段.電熱毯就是依據(jù)電流的熱效應(yīng)制成的.

在1820年，丹麥的物理學(xué)家?jiàn)W斯特在一次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，通電直導(dǎo)線周?chē)男〈裴槙?huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，改變電流的方向，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向同時(shí)也發(fā)生了變化.加大電流的大小，發(fā)現(xiàn)小磁針被“吸”的力度更大.后經(jīng)過(guò)深入的研究、人們發(fā)現(xiàn)通電的直導(dǎo)線不僅具有熱效應(yīng)、同時(shí)也具有磁效應(yīng).

2 電磁波

通電導(dǎo)線周?chē)嬖谥艌?chǎng)，人們利用這一發(fā)現(xiàn)、制造出了電磁起重機(jī)，這大大地減輕了手工操作，提高了工作效率.

如將一導(dǎo)線繞成如圖1所示螺線管，給它通上電流后通電螺線管周?chē)拇艌?chǎng)會(huì)更強(qiáng)，外部磁場(chǎng)的方向是從N極出發(fā)再到S極.

生活中的電熱毯線是由一段電阻率較高的合金線繞成的，如圖1所示.生活中使用的是頻率為50Hz的交流電，即電流在1秒鐘內(nèi)電流的方向?qū)⒏淖?00次，通電電熱毯中的電流的大小和方向每時(shí)每刻都在發(fā)生變化.這樣它周?chē)艌?chǎng)的大小和方向也在不停的變化，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電流，變化的電流又產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)——這樣就形成了電磁波.

3 無(wú)電磁輻射電熱毯

人們躺在舒適的電熱毯上享受著電流的熱效應(yīng)帶來(lái)溫暖的同時(shí)，也遭受著看不見(jiàn)、無(wú)感覺(jué)的電磁波對(duì)人體的輻射.這種輻射雖然一時(shí)不能致人以傷害，但經(jīng)常使用電熱毯的人，日積月累，久而久之可能會(huì)傷害人們的健康.

那么，如何讓電給人們帶來(lái)方便的同時(shí)又能減少它產(chǎn)生的電磁輻射呢？我們來(lái)做一個(gè)小實(shí)驗(yàn).如圖2所示，當(dāng)螺線管中通過(guò)由b到a的電流后，外部的小磁針就靜止在如圖2的位置，表明左端為螺線管的N極，右端為螺線管的S極，磁場(chǎng)外部的方向是從N極出發(fā)回到S極，內(nèi)部是由S極到N極.

讓我們?cè)僮鲆粋€(gè)實(shí)驗(yàn).

如圖3將一段直導(dǎo)線先對(duì)折后，再繞成如圖3所示的螺線管，給它通上電流，拿一個(gè)小磁針進(jìn)行檢驗(yàn)，奇跡發(fā)生了.無(wú)論是將小磁針?lè)旁诼菥€管的哪一個(gè)部位小磁針的偏轉(zhuǎn)方向都不會(huì)改變.這說(shuō)明螺線管周?chē)拇艌?chǎng)消失了，當(dāng)改變電流的方向，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向并不發(fā)生改變，說(shuō)明小磁針周?chē)鷽](méi)有磁場(chǎng)出現(xiàn).

為S極，右端為N極，外部磁場(chǎng)方向是從N極出發(fā)回到S極.內(nèi)部磁場(chǎng)方向是從S極回到N極，而對(duì)折后的另一根導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)如圖5所示.兩者外部和內(nèi)部的磁場(chǎng)方向正好相反，由于兩者產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反、磁場(chǎng)強(qiáng)度相同，正好磁場(chǎng)相互抵消，即沒(méi)有了變化的磁場(chǎng)，也就沒(méi)有了變化的電場(chǎng)，電磁波的危害就這樣解決了.

根據(jù)上述原理，我們的電熱毯如果也采用先對(duì)折然后再環(huán)繞的辦法制成，帶給我們的將是一款能夠方便取暖而又無(wú)電磁輻射的電熱毯.

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