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电磁感应与电磁波
导入 神奇的电磁波
在我们周围，电磁波无处不在。虽然我们看不到、听不见电磁波，却能通过它进行语音或视频聊天，获取海量信息，远程遥控空调，指挥机器人上门服务，遥测人群体温，给交通工具导航等。 那么电磁波是怎样产生的？电磁波是怎样服务人类的呢？它围绕在我们周围会对健康造成影响吗？本章我们将通过学习电磁感应与电磁波来寻找答案。
电磁波是一个大家族，无线电波、红外线、可见光、紫外线、 射线、 射线等都属于电磁波。这些电磁波产生的机理不同，用途也各不相同。本节介绍在电工电子领域中最常用的无线电波的应用以及电磁波的防护。
第七节 电磁波的应用与防护
各种电磁波中，无线电波的波长最长，无线电波分布在10kHz 到 3 000 GHz 的频率范围之间。根据波长和用途的不同，无线电波分成长波、中波、短波、微波等几个波段。不同波段的无线电波，具有不同的传播特性，各有不同的用途。
一、无线电波的应用
第七节 电磁波的应用与防护
长波波长的范围为 30 000～3000 m，频率范围为 0.01～ 0.1 MHz，主要用于调幅广播及航海导航。
中波波长的范围为 3000～50 m，频率范围为 0.1～6 MHz，主要用于调幅广播及通信。
短波波长的范围为 50～10 m，频率范围为 6～30 MHz，主要用于远距离短波通信及调幅广播；微波波长的范围为10～0.001 m，频率范围为30MHz～300 GHz，主要用于调频广播、电视、卫星导航和雷达（图 9-36）。
一、无线电波的应用
第七节 电磁波的应用与防护
无线电波广泛应用于广播电视、通信及其他信号传输。
广播电视
广播电视是通过无线电波或导线传播声音、图像、视频的传播工具。广播电台信号的发送是把广播的声音信号转化成电信号，再把这些电信号放大后调制到高频载波信号上，调制后的高频信号再次放大后通过电台天线以无线电波的形式发射出去。无线电广播的接收是由收音机实现的。收音机天线经调谐器接收到无线电波信号，然后经过放大、解调等步骤还原成音频电信号，输入扩音器（喇叭），引起音响纸盆振动，还原为声音信号。
电视台信号的发送是把语音、图像等信号由电视台经过放大、调制等过程转化为高频调制信号，再由电视台发射端通过无线电波发射给卫星，经卫星转发给远处的地面接收站，地面接收站通过有线网络传送给千家万户。
一、无线电波的应用
第七节 电磁波的应用与防护
全球卫星导航系统
全球卫星导航系统是能在地球表面或近地空间的任何地点，为用户提供全天候的坐标和速度以及时间信息的无线电导航定位系统。它通过合理的卫星布局，使地球上任何地方的用户接收机在任何时候都能接收到多颗卫星的无线电信号。卫星通过无线电波不断向用户接收机报告自己精确的位置，用户接收机综合接收到的卫星的位置数据，利用自身系统进行分析，以确定自己的坐标和海拔，从而实现用户端的定位。卫星定位系统广泛应用于导航（图9-37）、定位、工程施工、救灾救援和军事等方面。
一、无线电波的应用
第七节 电磁波的应用与防护
国际上有四大卫星导航系统——美国全球定位系统 （GPS）、俄罗斯全球卫星导航系统（GLONASS）、欧洲伽利略卫星导航系统（Galileo）和我国北斗卫星导航系统（BDS）。我国北斗卫星导航系统的空间段采用三种轨道卫星，相比于其他卫星导航系统，高轨卫星更多，抗遮挡能力更强，在低纬度地区尤为明显。
一、无线电波的应用
第七节 电磁波的应用与防护
移动通信
移动通信是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。移动体可以是人，也可以是汽车、火车等在移动状态中的物体。
为实现用户终端在移动中相互通信，需要用户终端与网络设备之间通过无线通信或无线与有线相结合通信。
一、无线电波的应用
第七节 电磁波的应用与防护
在移动通信中常用的是蜂窝移动通信技术，这种技术把移动通信供应商所覆盖的服务区域划分为一个个正六边形的小地理区域，形成了类似“蜂窝”的结构。每个“蜂窝”中设置一个基站（图 9-38），各基站子系统与移动交换子系统等设备组成蜂窝移动通信网。所有无线设备通过无线电波与蜂窝中的基站和低功率自动收发器（如手机）进行通信。
移动通信技术经过第一代、第二代、第三代、第四代技术的发展，目前，已经迈入了第五代发展的时代（5G 移动通信技术）。
Wi-Fi 与蓝牙
Wi-Fi 通常利用频率为 2.4 GHz 附近频段的电磁波进行无线通信，其传输速率较快。无线局域网接入点（AP）通过设置“热点”，由“热点”所发射出的无线电波可以达到距接入点半径数十米至百米的范围，用户只要将支持 WLAN 的笔记本电脑或平板电脑拿到该区域内，即可高速接入因特网。Wi-Fi 具有兼容性强、建设成本低等特点，被广泛应用于商务楼宇、机场、校园和家庭等场所。
一、无线电波的应用
第七节 电磁波的应用与防护
蓝牙是一种通过低功率无线电波传输数据的短距离无线通信技术，利用蓝牙技术能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信（数据和语音），以及这些设备与因特网之间的联系。蓝牙技术具有低功耗、低成本和低延时等优点，并且能够同时管理数据和语音信号的传输。但蓝牙技术也存在组网能力弱和电波覆盖范围小（半径约为十几米）等缺点。
一、无线电波的应用
第七节 电磁波的应用与防护
电磁污染又称电磁波污染或射频辐射污染。随着无线电技术、微波技术的迅速发展和普及，地面电磁辐射的密度和功率大幅度增加，电磁污染已成为一种威胁人类健康的无形污染。
电磁辐射会给人们的生产生活带来不利影响。例如，电磁辐射会干扰通信系统，使自动控制装置发生故障，飞机导航仪表发生错误和偏差，影响地面站对人造卫星、宇宙飞船的控制等。电磁辐射还会干扰电视信号，使电视图像不清晰或变形，并发出令人难以忍受的噪声。过量的电磁辐射对心脏、血液和眼睛等都有很大的危害。
二、电磁污染与防护
第七节 电磁波的应用与防护
电磁辐射的防护涉及科学、技术与社会诸多方面。从物理学的角度看，可以从电磁波源、电磁波的传播途径及受辐射的人这三个方面进行防护。从电磁波源方面来防护，可以通过技术革新减小电磁波发射功率，或者采用替代措施，将向空间发射的电磁波信号改为通过电缆或光缆传送。从电磁波的传播途径方面来防护，可以采用屏蔽的方法，将电磁辐射源与外界隔离，阻止它向外扩散与传播，或者将电磁辐射源建在远离人群的地方，使电磁波的强度随距离的增大而衰减。对于无屏蔽条件或虽然采取了屏蔽措施但不能完全屏蔽的情况，在电磁波辐射区域工作的人员必须采取个人防护措施，如穿防护衣、戴防护头盔和防护眼镜等，以减轻电磁辐射对人体的伤害。
二、电磁污染与防护
第七节 电磁波的应用与防护
作业与活动
第七节 电磁波的应用与防护
1. 无线电波的频率大约在哪个范围内？波长大约在哪个范围内？
2. 广播电台和电视台是怎样利用电磁波传播声音和图像的？
项目任务与实践活动
第七节 电磁波的应用与防护
3. 收集资料，讨论电磁波的应用对人类生产、生活的影响，撰写调查报告。
4* . 收集资料，分组讨论我国北斗卫星导航系统、5G、手机蓝牙、Wi-Fi 等无线通信技术的原理、使用的电磁波频段和常用频率，并在课堂上交流。
项目任务与实践活动
第七节 电磁波的应用与防护
5* . 为了避免电磁波的一些不良影响，有时候需要屏蔽或减弱电磁波。请你通过实验来探究如何屏蔽电磁波。
器材：使用电池的小型 AM / FM 的收音机、金属盒、金属网罩、塑料 盒、实验胶手套等。
步骤：（1）把收音机调到信号比较强的 AM 电台，记录该电台的频率；（2）把收音机放入金属盒，盖好盖子，观察收音机的接收情况，并记录观察结果；（3）分别把收音机放入金属网罩、塑料盒，重复上面两步；（4）把收音机调谐到一个 FM 电台，重复上面三步。
请用上面的实验结果，说明当你邮寄一个重要磁盘给远方朋友时，应怎样包装，才能避免磁盘在邮寄过程中因受到电磁波影响而损坏。

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