电磁场与电磁波设计报告

电磁场与电磁波设计报告电磁场与电磁波设计报告 题目：电磁场与电磁波设计报告 系别： 班级： 姓名： 指导 老师： 1 目录：目录： 静电场的基本概念------------------------------------------3 恒定磁场的基本概念----------------------------------------5 时变磁场的基本概念----------------------------------------6 电场和磁场之间的关系--------------------------------------7 电磁场应用之变频电磁场处理油田水防垢技术------------------8 背景---------------------------------------------------8 原理结构图--------------------------------------------11 除垢、防垢工作原理------------------------------------12 电磁场处理对溶液电导率的影响--------------------------13 电磁场对溶液表面张力的影响----------------------------13 电磁场处理对溶液 pH 值的影响---------------------------14 实验结果分析------------------------------------------16 从水分子的结构方面---------------------------------16 电磁场诱导微晶的形成-------------------------------18 2 静电场的基本概念：静电场的基本概念： 1. 定义：空间位置固定不变且电量不随时间变化的电荷产生的电场， 称为静电场。 2. 几个基本定律： 库仑定律： 真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这 两个电荷所带电量的乘积成正比，和它们距离的平方成反 比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线，同名电荷相 斥，异名电荷相吸。公式：F=k*(q1*q2)/r^2 。 电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，只 能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转 移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量保存不变。 高斯定理： 通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面 所 包 围 的 所 有 电 荷 量 的 代 数 和 与 电 常 数 之 比 。 3. 几个核心物理量： 电场强度：作用于静止带电粒子上的力F 与粒子电荷 Q 之比。矢量，符号“E” 。 电势差：电场强度 E 沿一规定路径从一点到另一点的线 积分：在无旋场条件下，电压与路径无关，等于两点之间的 电位差。标量，符号“UAB” 。 散度：div F F=▽·F 在矢量场 F F 中的任一点 M 处作一个 包围该点的任意闭合曲面 S， 当 S 所限定的区域直径趋近于 3 0 时，比值∮F F·dS/ΔV 的极限称为矢量场 F 在点 M 处的散 度，并记作 div F F 由散度的定义可知，div F F 表示在点 M 处的单位体积内散发 出来的矢量 F F 的通量，所以 div F F 描述了通量源的密度。 散度的重要性在于， 可用于表征空间各点矢量场发散的强弱 程度， 当 div F F0 ， 表示该点有散发通量的正源； 当 div F F0 表示该点有吸收通量的负源；当 div F F=0，表示该点为无源 场。 旋度： 面元与所指矢量场 f 之矢量积对一个闭合面 S 的 积分除以该闭合面所包容的体积之商， 当该体积所有尺寸趋 于无穷小时极限的一个矢量。 恒定磁场的基本概念：恒定磁场的基本概念： 1. 定义：恒定电流产生的磁场成为恒定磁场或恒定电场。具体解释 为，磁场强度和方向保持不变的磁场。 2. 几个基本定律： 安培力定律：载有恒定电流的两个回路之间存在相互 用力，成为安培力定律。 3. 几个核心物理量： 安培力：通电导线在磁场中受到的作用力。电流为 I、 长为 L 的直导线。在匀强磁场 B 中受到的安培力大小为： F=ILBsin(I，B)，其中(I，B)为电流方向与磁场方向间的 夹角。安培力的方向由左手定则判定。对于任意形状的电 4 流受非匀强磁场的作用力，可把电流分解为许多段电流元 I△L，每段电流元处的磁场 B 可看成匀强磁场，受的安培 力为△F=I△L·Bsin(I，B)，把这许多安培力加起来就是 整个电流受的力。 时变磁场的基本概念：时变磁场的基本概念： 1. 定义：电场或磁场随时间变化，变化的电场就可以称为磁场的一 个源，而变化的磁场的一个源，从而，时变磁场也可以电场的一 个源，从而，时变电磁场就是随时间变化着的电磁场。 2. 电磁场波动方程 1. 一般情况下， 电磁场的基本方程是 Maxwell’s equations， 即 ： 2.在自由空间中，电场与磁场相互激发，电磁的运动规律将由 Maxwell’s equations导出： 由波动方程可知电磁场具有波动性， 电磁场的能量可以转移。即 脱离电荷和电流而独立存在的的电磁场总是以波动形式存在。 在真空 中，一切电磁波以光速C传播。 5 （3 3）时谐电磁场）时谐电磁场 在时变电磁场中， 如果场源以一定的角速度随时间呈正弦 （余弦） 变化， 则所产生的电磁场也以同样的角频率随时间呈时谐变化。 因此， 这种以一定角频率作时谐变化的电磁场称为时谐电磁场。 时谐电磁场 在工程上应用广泛。 （4）时变电磁场还可以分为以周期变化的交变电磁场以及非周 期性变化的瞬变电磁场。交变电磁场在单一频率的正弦变化下， 可用 复数表示以简化计算，在电力技术和连续波分析中应用较多。 瞬变电 磁场又称脉冲电磁场，覆盖的频率很宽，介质或传输系统呈现出色散 特性，往往采取频域或时序展开等方法进行研究。 电场和磁场之间的关系：电场和磁场之间的关系： 变化的电场产生稳定的磁场 变化的磁场产生稳定的电场 电场和磁场是一起出现和消失的。 打个比方来说，电场和磁场就好像一个硬币两个面， 即有电场必有磁 场，有磁场必有电场。 运动电荷产生磁场，这一点已毫无疑问。再跟据相对性原里，即使是 静止的点荷，只要另选一个相对运动的座标系为参考系， 该电荷也是 运动的，就也会产生磁场，以上得出：无论电荷是否运动，都会产生 磁场。即——有电场一定有磁场。 那么有磁场一定有电场吗？由安培假说（已广泛证明） ，磁场是由运 动点荷产生的，也就是挑明了磁场离不开电场， 即——有磁场必然有 电场。 综上所述，有电场必然有磁场，有磁场必然有电场，二者相互依存， 不可分割。 6 变频电磁场处理油田水防垢技术变频电磁场处理油田水防垢技术 背景：在工业水系统领域普遍存在着水系统管道、 设备器壁上结垢的 问题。在电力、石油开采、钢铁、化工、矿山工业等以水为载体的低 温或冷却水系统中，输送管道、泵、阀等设备内结垢现象十分普遍和 严重。在上述冷水系统中， 由于水中过量矿物质的存在，且该类水系 统一般一次用水量很大，用化学方法处理不经济。因此寻找一种无添 加物、无污染、能耗低、简便、实用并可靠的防垢方法来