第一篇：电磁现象与规律总结
一·电荷和电荷守恒定律 ⑴自然界的两种电荷
⑵元电荷e=1.6*10-19
c
⑶三种使物体带电的方法：
接触起电，摩擦起电，感应起电（都是电荷在同一物体的不同部分之间或不同物体之间的转移，电荷的总量是不变的）
⑷电荷守恒定律 二·库仑定律
带电体可以看成点电荷的条件：如果物体间距离比它们自身线度的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。⑴库仑定律的内容
⑵表达式：F=kQ2922
1Q2/r,k=9*10Nm/e
⑶库仑定律的成立条件：真空中静止的点电荷 三·电场，电场力，电场强度及电场线
⑴电场，存在于电荷周围的特殊物质。实物和场是物质存在的两种方式。
⑵电场强度的定义。表达式E=F/q。电场强度的单位是N/C。电场强度的大小与放入电场中的电荷无关，只有电场本身确定。
⑶电场强度方向的规定：电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受电场力方向相同，与负电荷在该点受到的电场力方向相反。⑷电场线的特点：
① 电场线从正电荷或无穷远出发，终止于无限远或负电荷； ② 电场线在电场中不会相交；
③ 电场越强的地方，电场线越密，因此电场线不仅形象表示电场方向，还能大致表示电场强度的相对大小。
⑸无论是静止电荷或者是运动电荷，在电场中一定受到电场力的作用。四·磁场及磁感线
⑴磁场，磁体和电流周围都存在磁场。⑵磁场方向。
⑶磁感线：曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同（且磁感线互不交叉），这些
曲线叫磁感线。磁感线是闭合曲线。规定小磁针的北极所指的方向为磁感线的方向。磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极，在磁体内部磁感线从S极到N极。
⑷磁感线的特点：a,磁感线是假想的线b,两条磁感线不会相交c,磁感线一定是闭合的 五·地磁场
⑴磁偏角：地磁北极在地理南极附近，小磁针并不准确指南或指北，其间有一个交角，叫磁偏
角。科学家发现，磁偏角在缓慢变化。
⑵地磁场方向：赤道上方地磁场方向水平向北。六·电流的磁场及安培定则
⑴电流的磁效应的发现：1820丹麦奥斯特 ⑵安培定则：通电直导线，通电圆环，通电螺线管 七·磁感应强度及磁通量
⑴磁感应强度的定义：B=F/IL（通电导线与磁场方向垂直）。单位：特 ⑵磁感应强度的方向：磁场的方向
⑶磁通量：穿过一个闭合回路的磁感线的条数。八·安培力的大小及左手定则
⑴安培力：通电导线在磁场中受到的作用力。
⑵安培力公式F=BIL，方向垂直时，F(max)=BIL;方向相交时，F=IBL*sinθ
方向平行时，F(min)=0；
⑶左手定则：
伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直，且与手掌都在同一平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。九·洛伦兹力的方向
⑴洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。⑵安培力是洛伦兹力的宏观表现。⑶左手定则判定洛伦兹力的方向：
伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直，且与手掌都在同一平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。负电荷的受力方向（阴极射线管中电子束的运动方向）与正电荷的受力方向相反。
十·电磁感应现象及其应用
⑴1831年英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象
⑵电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象。由电磁感应产生的电流叫感应电流。⑶产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化。十一·电磁感应定律
⑴感应电动势：电磁感应现象中产生的电动势 ⑵电磁感应定律的内容
⑶公式：E=△φ/△t（单线圈）；E=n*（△φ/△t）（n匝线圈）十二·静电的利用与防止
⑴静电利用原理：带电粒子受到电场力的作用，会向电极运动，最后被吸附在电极上。带正电
荷的粒子在电场力作用下会向负极运动，带负电的粒子则向正极运动。
实例：静电除尘，静电喷涂，静电复印，静电植绒，避雷针等。
⑵静电危害：放电火花可能引起易燃物的爆炸。人体静电在与金属等导体接触时放电会使人有
刺痛感。
⑶静电防止的方法：及时把静电导走。如给空气加湿（空气是绝缘体，不能导电，但空气加湿
后，导电率随之提高，把物体上带的静电导走以防止静电的影响甚至危害），地毯中加入导电金属丝
十三·电磁波
⑴麦克斯韦预言电磁波的存在，而赫兹证实了电磁波的存在。
⑵麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，变化的电场产生了磁场。
⑶电磁波的特点：电磁波可以在真空中传播，其速度等于光速，且与频率无关；电磁波本身是一种物质，电磁波具有能量。⑷不同的电磁波具有不同的频率，因此具有不同的特点： ① 红外线具有热效应，应用有：夜视仪，红外摄影，红外线遥感； ② 无线电波适用于通信和广播，微波炉中使用的微波也是一种无线电波； ③ 可见光能引起视觉，不同颜色的光是频率范围不同的电磁波； ④ 紫外线具有较高能量，能灭菌消毒；具有荧光效应，能激发许多物质发光； ⑤ χ射线，г射线穿透能力强，能透视人体或治疗某些癌症，检查和探测金属部件内部有无缺陷。十四·发电机，电动机（电机是发电机和电动机的总称）⑴发电机：将其他形式的能量转化为电能。有直流和交流发电机之分。发电机工作原理：电磁感应，当转子转动时，线圈中的磁通量发生变化，从而在线圈中产生感应电流。⑵电动机：将电能转化为机械能。也有交流和直流电动机之分 电动机工作原理：通电导线在磁场中受到磁场力的作用（安培力）。十五·常见传感器及其应用 ㈠传感器：能将温度，力，声，光等非电学量转化为电学量的元件。㈡常见传感器： ⑴温度传感器：①双金属片温度传感器原理：不同材料热膨胀系数不同②热敏电阻温度传感器原理：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。⑵光传感器：光敏电阻：当油光照射时，光敏电阻的阻值减小。⑶压力传感器：电容器电容随极板间距的变化而变化（距离减小电容增大）。十六·电磁波技术应用： ⑴电磁波的产生：电磁波是变化的电场和磁场相互激发，使能量由近及远地向外传播而形成的。⑵电磁波最重要，最广泛的应用是用来进行信息传递。⑶电磁波的主要技术应用有：①无线电广播——通过收音机接收音频信号；②电视——通过电视机接收的视频和音频信号； ③雷达——通过接收反射回来的电磁波讯号导航或探测；④移动通讯——对讲机，手机，移动电台··· 十七·电磁危害 过量的电磁辐射对人类，自然界有害，有的会造成电磁污染，如广播电视系统发射天线，通信设备，高压输变电系统等。在飞机上用手机会干扰飞机通信系统；带有心脏起搏器的人使用手机会导致起搏器工作异常，这也是电磁辐射的危害。电能是重要能源，但电能的获得主要是通过火力发电，会造成环境污染，生态破坏。电池中含有铅，汞，铬，锰等重金属，如处理不当，会污染土壤和水。十八·我们身边的家用电器 ⑴家电发展的总体趋势是逐步实现智能化，数字化和网络化。家电的智能化往往要使用传感器把非电信号转化为电信号，从而控制电路。⑵按成像原理的不同，电视机显示器可分为阴极射线管显示器，液晶显示器，等离子显示器等几种。
⑶说明书是选购，安装，安全使用和维护家电的依据。
十九·常见家用电器的原理
⑴家用电器一般包含控制部分，工作部分以及安全部分。⑵微波炉是一种使用微波加热食物的家电。磁控管是微波炉实现加热的主要元件，为了有助于食物的加热，炉腔是用金属导体制造的，可以反射微波；而微波炉烹调器皿用绝缘体制造，可以让微波穿透。⑶电磁灶是利用电磁感应原理制成的。它在灶内通过交变电流产生交变磁场，使放在灶台
上的铁锅或不锈钢锅体内产生感应电流而发热。
⑷磁带录音机要实现录音或放音功能，都需要利用磁头，在录音时，它能产生随音频电流变化的磁场；在放音时，它的线圈能产生随磁信号变化的感应电流——音频电流。
二十·家用电器的选择 ⑴我国居民用电的额定电压是220V，频率是50Hz。电力公司以1KW·H的耗电量为基数来
计算电费。
⑵选购家电，首先考虑的因素是产品的功能，还应考虑家庭人口和实际需要，不要片面追
求大型化。使用家电时，应提高环保意识，注意节约用电。⑶电能和电功的主要单位“焦耳”（1J=1V·A·s），电量在生活中的常用单位是“度”，也
叫千瓦时，且有1度=1千瓦时=3.6*106
焦耳。二十一·家用电器的基本元件
⑴电阻器对电流有阻碍作用，可以通过阻值的大小控制电路中的电压或电流的大小。
⑵电容器由相互靠近而又彼此绝缘的两个导体组成。它能储存电能于内部的电场中。电容器可以阻断直流电，而让交流电通过。交流电的频率越高，电流的通过能力越强。⑶电感器是由导线绕成的各种形状的线圈。它能储存电能于内部的磁场中。电感器会阻碍交流电，而让直流电通过。交流电的频率越高，电流的通过能力越弱。⑷电容器和电感器是实现滤波功能所需要的元件。二十二·家用电器故障与安全用电
⑴家电故障的初步判断：①观察现象，查看症结所在；②查阅说 明书；③用好的零件替换坏的零件。⑵家庭电路与安全用电：①家庭电路有零线，火线和地线三条线；②家电一般是并联连接的；③家庭耗电量由电能表测量；④家庭电路应该先连接电能表，再连接漏电保护开关，最后接用电器。⑶安全用电的注意事项：①应注意电能表和电线所用的家电匹配；②电源插头与插座匹配，最好使用固定插座。
⑷使用三脚插头的电器，发生漏电事故时，通过地线把短路电流导向大地，保证使用者的安全。
二十三·内容补充
⑴远距离输电都采用高压输电，其优点在于减小输电电流和减少输电线上的能量损耗。⑵全球可持续发展五大要点：环境保护；清洁水源；绿色贸易；能源开发；发展援助。⑶带电体具有吸附轻小物体的特性。光波也是一种电磁波。
第二篇：电磁现象
“电磁现象”复习课 教学设计
一、教学内容分析
这是九年级第二学期第十六章的一节期末复习课,本章主要介绍了磁现象、电流的磁场、电磁铁及其应用、电动机、电磁感应及其应用。这些内容是学习信息传递常识和有关电能知识的重要基础。与传统教材相比,本章教材内容更加注重学生的亲自体验与感悟,更加注重知识的实际应用。本章内容大多与生产、生活实际紧密相关,电流的磁场、继电器、电动机、发电机等学习内容就在学生的身边。新课教学时要尽量引导学生动手动脑去学,去做,复习课仍然要贯彻这一指导思想,注重指导学生学习、应用自然现象之间是相互联系的科学思想,训练以实验为手段探索自然奥秘的科学方法。复习课也要突出探究,要有新意,让学生有新的收获。
二、教学对象分析
这一章是比较独立的一个章节，初次接触电与磁的关系，不容易理解，学生对抽象的电动机、发电机原理也会较难理解，并易混淆电动机和发电机的知识比较抽象，趣味直观性知识少，对初中学生的逻辑思维会产生学习障碍，从而降低学习热情，应重在培养学生的学习热情。
三、教学目标
1、掌握磁体、磁场、通电螺线管、电磁铁基本知识。
2、通过实验掌握电生磁、磁生电基本条件。
3、知道电动机、发电机的工作原理，以及能的转化。
4、了解生活中电动机和发电机.四、教学重点和难点
电流的磁场和电磁相互作用的应用,如电磁继电器电路的设计、扬声器的工作原理的认识、电动机和发电机的工作原理的认识。
五、教学过程：
一、设置情境,引发问题: 播放一段磁悬浮列车的音像片段,并且启发学生:这段视频中的磁悬浮列车为什么能实现悬浮的呢？（磁场间的作用力）
这节课我们就走进磁的世界，回顾复习电磁现象，首先看学习目标。
二、问题研讨，进行复习
1、问题研讨，小组间解决复习提纲中的疑难问题。
2、复习磁场和磁场
1）通过刚才同学的讨论的内容，我列出下面的知识结构。（展示知识结构图，指出第一部分讲了磁现象。说到磁现象我们就会想到磁体，围绕磁体让同学说出磁体的性质。有磁性，指向性和相互作用性，并引出磁化。
2)磁体周围存在磁场，磁场到底存不存在？怎样证明磁场的存在？（静止的小磁针发生偏转）小磁针静止时为什么指南北？正南正北吗？（磁偏角）用磁体靠近小磁针，为什么小磁针会偏转，磁场的基本性质是什么？磁场中不同点受力方向相同吗？受力方向即磁场方向怎样判断？（2种方法）3)类型题训练巩固，小组成员起来校对答案。
3、复习电与磁。
1)展示知识结构图，我们知道不仅磁体能产生磁场，电流也会产生磁场，典型的实验就是奥斯特实验。说出奥斯特实验要想成功应注意哪几点？展示幻灯，说一下奥斯特实验实验表明了什么？（2点）奥斯特实验是一根直导线产生的磁场较弱，要想增强磁场我们可以 采用通电螺线管，说出通电螺线管的磁场与谁的磁场相似？要想知道螺线管中电流和磁场的关系，要使用安培定则。安培定则的判定用右手。
2）类型题1、2、3训练巩固安培定则。
3）要想使磁场更强大，我们可以采用螺线管中插入铁心的方式来达到目的，这就是电磁铁。电磁铁与普通磁铁相比有什么优点？磁性的强弱与那些因素有关？下面来看一个有关电磁铁的实验。幻灯展示实验，强调实验方法。电磁铁最主要的一个应用就是电磁继电器，分别看几个有关电磁继电器小动画，问问实验中的开关在哪里？
4）类型题5、6、7训练巩固电磁铁。
5）在电和磁现象中最典型的应用就是两个机器：电动机和发电机。幻灯图片展示二者的区别。
电动机：
1、原理通电线圈在磁场中受力而转动，受力方向与电流方向和磁场方向有关，有一者发生改变，受方向就改变。
2、能量的转化：电能转化为机械能。
3、在电路中的做用：相当于用电器。
4、当线圈转过平衡位置时，需要一个换向器来改变线圈中电流的方向，从而使线圈持续转动。
发电机：
1、原理电磁感应。产生感应电流的条件是什么？感应电流的方向与磁场方向和切割磁感线运动方向有关，有一者发生改变，电流方向就改变。
2、能量的转化：机械能转化为电能。
3、在电路中的做用：相当于电源。
4、不管是交流发电机还是直流发电机发出的电都是交流电，要想输出直流电应该加个换向器。
6）看看生活中的电动机和发电机图片。并做习题8、9巩固.7）知识拓展。让同学发现生活中的电与磁，最主要的就是话筒和扬声器。幻灯展示二者区别。
三、课堂小测，知识反馈。
第三篇：高二物理教案电磁感应-电磁感性现象2
第一节 电磁感应现象（2）
教学目的：
1、启发学生观察实验现象，从中分析归纳通过磁场产生电流的条确件，理解电磁感应现象本质。
2、培养学生运用所学知识，独立分析问题的能力。
3、启发学生观察实验现象从中分析感应电流的方向与磁场方向和导线运动方向有关；掌握右手定则
教学重点：感应电流的产生条件的得出。教学难点：正确理解感应电流的产生条件。教学关键：实验演示。
教学仪器：电池组，电键，导线，大磁针，矩形线圈，碲形磁铁，条形磁铁，原副线圈，演示用电流表等。
教学过程： 新课引入：
演示实验：奥斯特实验
提问引导：（1）这个实验说明了什么？
（2）这个实验架起了一座连通电和磁的桥梁，此后人们对电能生磁已深信不疑，但沿相反方向能否走通呢？即磁能否生电呢？
引入新课：我们这节课就来研究这个问题——电磁感应现象 新课教学：
1、引言：在磁可否生电这个问题上，英国物理学家法拉第坚信，电与磁决不孤立，有着密切的联系。为此，他做了许多实验，把导线放在各种磁场中想得到电流需要一定的条件，他以坚韧不拔的意志历时10年，终于找到了这个条件，从而开辟了物理学又一崭新天地。
2、产生感应电流的条件：
演示实验：书图4－1实验（导体在磁场中运动）
观察提问：A、研究对象：由导体AB，电流表构成的闭合回路，磁场提供：蹄形磁铁。
B、AB做切割磁感线运动，可见电流表指针偏转，结 论：回路中有电流，这种现象称为电磁感应现象，产生 的电流叫感应电流。
现象分析：如图1导体不切割磁力线时，电路中没有电流；而
切割磁力线时闭合电路中有电流。回忆磁通量定义Φ＝BS（师生讨论）对闭合回路而言，所处磁场B未变，仅因为AB的运动使回路在磁场中部分面积变了，使穿过回路的磁通变化，故回路中产生了感应电流。
设 问：那么在其它情况下是否也因为磁通变化而产生感应电流呢？
演示实验：书图4－2实验（条形磁铁插入线圈）
观察提问：A，研究对象：由线圈，电流表构成的闭合回路。
磁场提供：条形磁铁。
B，条形磁铁插入或取出时，可见电流表的指针偏转。结 论：有感应电流
C，磁铁与线圈相对静止时，可见电流表指针不偏转。结 论：无感应电流 现象分析：如图2（师生讨论）对线圈回路，当线圈与磁铁有沿轴线的相 对运动时，所处磁场B因磁铁的远离和靠近而变化，而
S未变，故穿过线圈的磁通变化，产生感应电流，而当磁 铁不动时，线圈处B,S不变，故无感应电流。
演示实验：书图4－3实验（原副线圈）
观察提问：A、研究对象：线圈B和电流表构成的闭合
回路
磁场提供：通电线圈A B、移动变阻器滑片（或通断开关）可见，电流表指针偏转。
结 论：有感应电流，当A中电流稳定时，电流表指针不偏转 结 论：无感应电流。
现象分析：对线圈B，滑片移动或开关通断，引起A 中电流变，则磁场变，穿过B的磁通变，故B中产生感应电流。当A中电流稳定时，磁场不变，磁通不变则B中无感应电流
综上所述：不同的实验，其共同处在于：产生感应电流的前提均为穿过闭合回路的磁通量的变化，只不过引起磁通量变化的原因各不相同。
3，感应电流的方向
重做实验：如图4-1所示
① 改变导体的运动方向
现 象：电流计指针的偏转方向不同
表 明：感应电流的方向与导体切割磁力线运动方向的
有关
② 改变磁场方向
现 象：电流计指针的偏转方向不同 表 明：感应电流的方向与磁场方向有关
总 结：感应电流的方向跟导体运动的方向和磁感线的方向都有关系。它们三者之间满足————右手定则：
伸开右手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁力线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，那么其余四指所指的方向就是感应电流的方向
说 明：（1）右手定则的适用范围
（2）在感应电流方向、磁场方向、导体运动方向中
已知任意两个的方向可以判断第三个的方向
课堂练习：《高二物理》P89（1）～（３）（４）～（５）作
业：《基础训练》第一节
附板书设计
一．电磁感应现象
二．产生感应电流的条件： １．对闭合回路
２．穿过回路的磁通量发生变化 三．感应电流的方向
第二节感应电动势
教学目的：知道决定感应电动势大小的因素；会计算导线切割磁感线时，在L、B、V互相垂直的情况下感应电动势的大小。
教学仪器：大型示教万用电表、圆柱形空心线圈、条形磁铁、蹄形磁铁、自制矩形线圈、木架等 教学过程：
复习提问：1：要使闭合电路中有电流必须具备什么条件？
（引导学生回答：这个电路中必须有电源，因为电流是由电源的电动势引起的）2：如果电路不是闭合的，电路中没有电流，电源的电动势是否还存在呢？
（引导学生回答：电动势反映了电源提供电能本领的物理量，电路不闭合电源电动势依然存在）
引入新课：在电磁感应现象里，既然闭合电路里有感应电流，那么这个电路中也必定有电动势，在电磁感应现象里产生的电动势叫做感受应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。
1：引导学生找出图4-
1、图4-2和图4-3中相当于电源的那部分导体？
2：在电磁感应现象里，如果电路是闭合的，电路中就有感应电流，感应电流的强弱决定于感应电动势的大小和电路的电阻。如果电路是断开的，电路中就没有感应电流，但感应电动势仍然存在。那么感应电动势的大小跟哪些因素有关呢？今天我们就来研究这个问题。板书课题：感应电动势 讲授新课：
演示实验：P88图4-2所示：
磁铁相对于线圈运动得越快—电流计指针偏转角度越大---感应电流越大---表明感应电动势越大。
分 析：磁铁相对于线圈运动得越快，即穿过线圈的磁能通量变化越快---表明：感应电动势的大小与穿过闭合电路的磁通量变化快慢有关。
演示实验：P87图4-1所示：
导体切割磁感线的速度越大—电流计指针偏转角度越大—感应电流越大---表明感应电动势越大。
分 析：导体切割磁感线的速度越大，即穿过线圈的磁通量变化越快---表明：感应电动势的大小与穿过闭合电路的磁通量变化快慢有关。
小 结：感应电动势的大小跟穿过闭合电路的磁通量改变快慢有关系
理论和实践表明：长度为L的导体，以速度υ在磁感应强度为B的匀强磁场中做切割磁感线运动时，（如图4-10所示）在B、L、υ互相垂直的情况下，导体中产生的感应电动势的大小为
ε=BLυ„„„„„„„„①
即:导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时，导体里产生的感应电动势的大小，跟磁感强度、导体的长度、导体运动的速度成正比.说明：（1）①式中各量的单位；
（2）①式的适用范围。
例题分析：
（一）在图4-11中，设匀强磁场的磁感应强度B为 0.10T,切割磁感线的导线的长度L为40cm，线框向左匀速运动 的速度υ为5.0m/s,整个线框的电阻为0.5欧,试求(1)感应电动 势的大小；(2)感应电流的大小；(3)感应电流的方向
（二）Ｐ94(1)(2)(5)作 业: P94(3)(4)
第三节
自感
教学目的：1，引导学生从事物的共性中发掘新的个性---从发生电磁感应现象的条件和有关电磁感应的规律，提出自感现象，并推出关于自感的规律。2，了解自感现象在实际中的意义 3，使学生了解日光灯的工作原理
教 具：1，演示自感现象的示教板（有铁心的大线圈、滑线变阻器、小灯泡、电池组、电键）
2，演示日光灯原理的示教板（日光灯、镇流器、起动器、开关）
教学过程：
一、自感现象： 1，提出问题：
发生电磁感应现象、产生感应电动势的条件是什么？怎样得到这种条件？如果通过线圈本身的电流有变化，使它里面的磁通量改变，能不能产生电动势？ 2，演示实验：
（1）用图1电路作演示实验。
A1和A2是规格相同的两个灯泡.合上开关K，调节R1，使A1和A2亮度相同，再调节R2，使A1和A2正常发 光，然后打开K再合上开关K的瞬间，问同学们看到了 什么?（实验要反复几次）
可以观察到：A1比A2亮得多.（2）用图2电路作演示实验.合上开关K，调节R使A正常发光.打开K的瞬间，问同 学们看到了什么？(实验要反复几次)可以观察到:A在熄灭前闪亮一下.分析讨论: 实验（1）和实验(2)中的两种现象：P97(重点)小 结: 当导体中的电流发生变化时,导体本身就产生感应电
动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化.像这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象,在自感现象中产生的感应电动势,叫做自感电动势.注 意: 对“阻碍”的理解
二、自感系数：
提出问题：感应电动势的大小与什么因素有关？
（感应电动势大小与穿过闭合电路的磁通量变化快慢有关）
指 出：自感电动势的大小与其他感应电动势一样跟穿过线圈的磁通量变化的快慢有关系，线圈的磁场是由电流产生的，所以穿过线圈的磁通量变化的快慢跟电流变化快慢有关系。
对同一个线圈：电流变化越快，穿过线圈的磁通量变化也就越快，线圈中产生的自感电动势就越大
即： ε∝△I/△t 对不同的线圈：电流变化快慢相同的情况下，产生的自感电动势是不相同的
即： ε与线圈本身的特性有关——用自感系数L来表示线圈的这种特性.说明(1)自感系数简称自感或是电感.跟线圈的形状,长短,匝数等因素有关---线圈越粗,越长,匝数越密,它的自感系数就越大,另外有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多.（2）自感系数的单位：亨利 简称亨（H）---如果通电线圈的电流在1秒内改变1安时产生的自感电动势是1伏，这个线圈的自感系数就是1亨
-3-31mH=10H 1μH=10Mh
三、自感现象的应用---日光灯的工作原理P99 作业：《基础训练》
第四篇：电磁兼容与结构设计
xxxx大学硕士生课程论文
电磁兼容与结构设计
电磁兼容概述
（2022—2022学年上学期）
姓 名： 学
号：
所在单位： 专 业：
摘要
随着用电设备的增加，空间电磁能量逐年增加，人类生存环境具有浓厚的电磁环境内涵。在这种复杂的电磁环境中，如何减少相互间的电磁干扰，使各种设备正常运转，是一个亟待解决的问题；另外，恶略的电磁环境还会对人类及生态产生不良影响。电磁兼容正是为解决这类问题而迅速发展起来的学科。可以说电磁兼容是人类社会文明发展产生的无法避免的“副产品”。
电磁兼容一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作，又互不干扰，达到兼容状态。电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科，其理论基础涉及数学、电磁场理论、电路基础、信号分析等学科与技术，其应用范围几乎涉及到所有用电领域。
关键字：电磁兼容、电磁发射、传导耦合、辐射耦合、静电放电 引言
信息技术已经成为这个时代的主题，而信息时代的最突出特征，就是将电磁作为记录和传递信息的主要载体，人们对于电磁的利用无处不在。电磁日益渗入到金融、通信、电力、广播电视等事关国家安全的各个重要领域和社会生活的各个角落，电磁已经成为了信息时代中将经济、军事等各方面各部门联成一体的纽带，它与每个人工作和生活息息相关。电磁空间对国家利益的实现具有越来越深刻的影响，经济社会发展、军队建设和作战对电磁空间的依赖程度日益提高[1]。
当前人类的生存环境已具有浓厚的电磁环境内涵。一方面，电力网络、用电设备及系统产生的电磁骚扰越来越严重，设备所处电磁环境越来越复杂；另一方面，先进的电子设备的抗干扰能力越来越弱，同时电气及电子系统也越来越复杂。在这种复杂的电磁环境中，如何减少相互间的电磁干扰，使各种设备正常运行，是一个亟待解决的问题。另外，恶略的电磁环境还会对人类及生态产生不良影响。对于生产厂家而言，只有出场设备具有一定的电磁兼容性并且适应目前这一复杂的电磁环境，才能使自己的产品更具有竞争力。而对于国家安全而言，构筑电磁
空间安全防御体系，已成为各国和军队建设的重要内容，随着社会信息化程度的不断提高，电磁空间对国家安全的影响也越来越大。
电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力，研究在有限的空间时间和频谱资源条件下，各种用电设备（分系统、系统、广义的还包括生物体）可以共同存在不致引起降级的一门学科。电磁兼容涉及的频率范围宽达0~400GHz，研究对象除传统设施外，涉及芯片级，直到各型舰船、航天飞机、洲际导弹，甚至整个地球的电磁环境。电磁兼容研究涉及许多方面，如计算机安全、典型设备、无线设备、工业控制设备、自动化设备、机器人、移动通信设备、航空航天飞机、舰船、武器系统及测量设备的电磁干扰问题，各种线缆的辐射和控制，高压输电线路及交流电气铁道的电磁影响，电磁场生物效应，地震电磁现象等。
许多工业发达国家自1996年1月1日其规定所有电子设备都要经过电磁兼容性认证，否则将禁止在市场销售。我国电磁兼容性认证管理办法已于1999年10月颁布，从2022年8月起对电子设备实行电磁兼容强制性认证，简称3C认证。3C认证是中国国家强制性产品认证（China Compulsory Certification）的简称实际上将CCEE（中国电子电工产品安全认证）、CCIB（中国进口电子产品安全认证）、EMC（电磁兼容性认证）三证合一。电磁兼容测试已成为电子设备研发和生产过程中一个不可缺少的重要环节[2]。
本文主要分为三个部分，分别对电磁兼容技术的发展，电磁兼容的三要素以及电磁兼容的常见防护措施进行讨论。电磁兼容技术的发展
EMC(Electromagnetic Compatibility，电磁兼容)的发展经历了从“路”到“场”，从低频到高频，从狭义的电磁干扰到广义的电磁兼容的过程。电磁兼容可以说是一门既古老又年轻的学科，说他古老，是因为对于电磁干扰的研究可以追溯到19世纪，从无线电波作为通信媒质开始就存在，当时发现火花间隙能产生电磁波，能在无线电、电报通信系统的接收机上产生干扰或噪声。说他年轻，是指电磁兼容只是在近30年，随着数值计算的发展，该学科才得到快速的发展。科学家及工程师们不仅可以提出模型揭示干扰隐含的物理现象，同时也可以采用计算模型更好的理解干扰现象，使干扰现象可视化，同时可以减轻干扰的作用。
电磁干扰是人们早就发现的电磁现象，1823年安培发现了电流产生磁力的基本定律。1831年法拉第发现电磁感应现象，总结出电磁感应定律，揭示了变化的磁场在导线中产生感应电动势的规律。1840年美国人亨利成功地获得了高频电磁振荡。1864年麦克斯韦综合了电磁感应定律和安培全电流定律，总结出麦克斯韦方程，提出了位移电流的理论，全面地论述了电场和磁场之间的相互作用，并预言电磁波的存在。麦克斯韦的电磁场理论为认识和研究电磁干扰现象奠定了理论基础。1881年英国科学家希维赛德发表《论干扰》的文章，标志着研究干扰问题的开端。1888年德国物理学家Hertz用实验证实了电磁波的存在，从此开始了人类对电磁干扰问题的实验研究。1889年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使对干扰技术问题的研究开始走向工业化和产业化[3]。
二十世纪以来，随着电子技术的发展和应用，人们逐渐认识到对各种电磁干扰进行控制的重要性。特别是工业发达国家格外重视干扰控制，它们成立了国家级以及国际间的组织，如德国电气工程师协会、IEC(International Electro-technical Commission，国际电工技术委员会)、CISPR(International Special Committee On Radio Interference，国际无线电干扰特别委员会)等。为了解决干扰问题，保证设备和系统运行的电磁兼容性，四十年代初有人提出了电磁兼容性的概念。1944年德国电气工程师协会制订了世界上第一个电磁兼容性规范VDE0878。接着美国在1945年颁布了美国最早的军用规范JAN-I225。
从四十年代提出电磁兼容性概念起，电磁兼容学科在认识、研究和控制电磁干扰的过程中得到了发展。它深入阐述了电磁干扰产生的原因，分清了干扰的性质，研究了干扰传输以及耦合的机理，系统地提出了抑制干扰的技术措施，促进了电磁兼容的系列标准和规范的制订，建立了电磁兼容设计、分析和预测等一系列理论体系。
放眼未来，电磁兼容还将在信息安全和生物电磁学等方面获得较大的进展。电磁兼容技术的频率范围宽达400GHz，研究对象除传统设施外，还涉及从芯片直到各型舰船、航天飞机、洲际导弹，甚至整个地球的电磁环境。各种测试方法和测试标准一开展了全方位的研究，例如，VDE、FTZ、FCC、BS、MIL-STD、VG、PTB、NAC-SIM、IEC、CISPR和ITU-T等标准逐年更新版本，并趋向于全球公认化。各种规模的电磁兼容论证、设计、测试中心如雨后春笋般出现。各国都注重电磁兼容教育和培训及学术交流。近1994年，就举办了25次国际性的一流学术交流和培训班。研究的热点以涉及许多方面，如计算机安全，电信设备电磁兼容，无线设备、工业控制设备、自动化设备、机器人、移动通信设备、航空航天、舰船、武器系统及测量设备等的电磁兼容问题，各种线缆的辐射和控制，超高压输电线及交流电气轨道的电磁影响，电磁场生物效应，地震现象，接地系统和屏蔽系统等。
我国对电磁兼容理论和技术的研究起步较晚，标准化工作起始于20世纪60
年代。直到80年代初才有组织系统地研究并制订电磁兼容性标准和规范。1981年颁布了第一个航空工业部较为完整的标准HB5662-81《飞机设备电磁兼容性要求和测试方法》。从那时起，国内的电磁兼容学术组织也纷纷成立，学术活动开始频繁起来。而1990年在北京成功举办的第一次国际电磁兼容性学术会议，标志着我国电磁兼容学科的迅速发展并开始参与世界交流。此后，我国在标准和规范的研究与制订方面有了较大进展，到目前已制定了近百个国家标准和家军用标准。
研制一个复杂设备或系统之前，对系统、分系统、各部件和元器件的电磁特性进行分析预测，合理分配各项指标要求，并且在系统的整个设计过程中不断地进行修正和补充，摄系统工作在最佳状态，即进行电磁兼容预测。但电磁兼容问题作为一个极为复杂的电磁边值问题是很难用一般的方法求解的。近10年内，电磁兼容分析、仿真和预测软件得到了快速的发展，计算方法和计算技术的改进把电磁兼容预测计算速度提高了一个数量级，国内外出现了一批专业的电磁兼容预测软件。随着计算机、计算技术和计算方法的发展，相信电磁兼容预测会得到更大的发展。这一技术作为直到电磁兼容技术的关键技术，它的发展必将会带动电磁兼容测试以及防护技术的进一步发展，它可以使电磁兼容设计过程中所面临的各种问题数量化、直观化，从而可以更好的去指导人们进行电磁兼容性方面的研究。随着各种技术的不断发展和人们对复杂电磁环境的认识越来越深，可以预言，今后电磁兼容技术将得到全人类的高度重视，电磁兼容学科将获得更加迅速的发展。电磁兼容三要素
电磁兼容主要研究电磁能量的产生、传输、接受和抑制。如图3-1所示。骚扰源、耦合途径和敏感设备（或接收机、接收设备）构成了电磁兼容的三要素。
图3-1 EMC基本组成部分
3.1 电磁骚扰源
电磁骚扰源分散性很大，按传播形式分，骚扰源可分为传到骚扰和辐射骚扰。传导骚扰是指通过骚扰源和敏感设备之间的电路传导及低频场耦合而对敏感设备产生危害，而辐射骚扰是指通过空间辐射对敏感设备产生作用。传导骚扰包括电压暂变、雷电效应在电源线和信号线上引起的过电压、谐波、开关投切操作及变压器分接头调整产生的操作过电压等。辐射骚扰包括雷电电磁脉冲和核致电磁脉冲效应，无线辐射、带电物体、线路以及印刷电路板产生的辐射骚扰[4]。
另外，通常采用的一种最简单的分类方法就是根据骚扰源的起因，将环境中的电磁骚扰分为自然骚扰源和认为骚扰源两种，人为骚扰源可以进一步分为功能性发射骚扰源和非功能性发射骚扰源。如图3-2所示。
大气噪声、雷电、宇宙噪声、雨滴的静电噪声、太阳噪声、地磁噪声自然骚扰源利用电磁能量发射实现其功能：通信系统、电视广播系统、雷达、导航设备、高频辐射加热功能性发射武器装备；核致电磁脉冲，电子对抗机、电磁脉冲炮弹电磁骚扰源人为骚扰源高压电网及设备非功能性发射工业、科学及医疗设备：电磁炉、荧光灯、工业电炉、空调、计算机、打印机、医疗设备机器及工具：电锯、吸尘器、电熨斗、射频干燥设备、射频电弧焊机等各类机器运输工具：汽车点火装置、电气机车及轨道消费电子设备；微波炉、冰箱、恒温箱、洗衣机、搅拌机、吹风机、电动剃须刀、个人计算机、吸尘器静电放电图3-2 电磁骚扰源分类
电磁骚扰产生的根本原因是导体中有电压或电流的变化，即较大的dv/dt或di/dt。dv/dt或di/dt能够使导体产生电磁波辐射。一方面，人们可以利用这一特点实现特定的功能，例如，无线通信、雷达和其他功能；另一方面，电子设备在工作时，导体中的dv/dt、di/dt或产生电磁辐射。数字脉冲电路就是一种典型的骚扰源。根据骚扰源波形的连续性将骚扰源分为连续波和暂态波，连续电磁骚扰源具有固定频率，如广播站、高功率雷达、电机噪声、固定及移动通信、计算机、可视化显示设备、打印机、高重复率的点火噪声、交流多相整流器、太阳及宇宙
噪声。暂态电磁骚扰源具有宽的频谱，包括核雷电、核电磁脉冲、电力线故障、开关及继电器、电焊接设备、低重复率的点火噪声、电气化火车的电接触电弧、人体静电放电。
3.2 电磁骚扰传播机理
骚扰源和敏感设备布置在一起时，就存在从一方到另一方的潜在干扰路径。设备要满足性能指标，减小骚扰耦合往往是消除干扰危害的重要手段，因此弄清楚骚扰耦合到敏感设备（受害者）上的机理十分必要。
电磁兼容问题实际上是电磁装置或系统与其他或远方系统间的无意的相互作用。这种互相影响可以用“耦合”来描述，即一个系统对另一个系统的“耦合”，从而实现能量从骚扰源传递到敏感设备。
电磁干扰的分类方法可分为多种，现主要介绍几种分类方法[5]：
(l)按干扰源的来源可分为两类：自然干扰和人为干扰。自然干扰包括宇宙干扰、天电干扰及雷电冲击。人为干扰包括广播、通信、雷达、输电线、电器设备、点火系统等。
(2)按电磁干扰的性质可分为：脉冲干扰和平滑干扰。当电磁干扰经过谐振电路时，在电路中将产生衰减振荡，峰值很高但持续时间很短，这类干扰为脉冲干扰。若以上的脉冲持续时间在没有消失之前，又出现了脉冲，则为平滑干扰。
(3)按干扰进入电子系统的方式以及干扰形式可分为：差模干扰和共模干扰。(4)按干扰的传播途径可以分为两类：传导干扰和辐射干扰。其中传导干扰的传输性质有电场耦合、磁场耦合及电磁场藕合和公共阻抗耦合等。辐射干扰的传输性质有近场区感应耦合及远场区辐射耦合。
在对设备进行电磁兼容防护的时候，我们往往更关心的是电磁辐射的耦合途径，并力争在其开始传输的源头将其所带来的危害降到最小。骚扰源通过各种耦合途径作用在敏感设备上。能量从骚扰源传递到干扰对象有两种方式：传导方式和辐射方式。因此，我们可以通过对电磁干扰耦合途径的进一步分析来直到我们对设备进行相应的电磁兼容性防护。电磁干扰的传播途径主要有传导耦合和辐射耦合两种，下面对这两种耦合方式进行详细的介绍。
3.3 传导耦合
传导耦合是指骚扰源的电磁能量一电压或电流的形式通过金属导线、电阻、电容及电感而耦合至敏感设备。传导耦合对敏感设备影响的机理视骚扰电流流过的阻抗特性而分为电抗性耦合和阻抗性耦合。与骚扰源有直接电气接触的耦合为
公阻抗耦合。当频率很低时，或次阻抗为纯电阻性时，可称为电阻性耦合。传导耦合有可进一步分为电导性耦合、电感性耦合、电容性耦合。电导性耦合为骚扰的直接传导，容性和感性耦合主要指近场耦合。控制电路和电缆离骚扰源的距离，小于最高干扰频率的0.167倍波长λ（λ/2π）时可认为是近场。
3.3.1 传输线理论
电磁骚扰传播的常见途径是沿不同的导体或煤质，包括导线对、波导管或光纤，一般统称为传输线及波导管。电磁能量大部分局限在导体中，并且沿线路传输。传输线产生电磁干扰的途径有如下几方面：
1)传输线与复杂系统相连，导致沿线路的电磁骚扰传输进入系统内部； 2)传输线与复杂系统相连，在系统内部产生电磁辐射；
3)电磁波耦合进入传输线，沿线路进入屏蔽很好的电子设备内部，这是屏蔽很好的电子设备引入电磁骚扰的主要途径；
4)传输线间的耦合，特别是电路板上印制线的耦合，能引起EMC问题。如图3-1所示的单根均匀无损线，其参数L0、C0都是不变的常量。假设线路首端到线路上某一点的距离为x，可以将长线线路看成许多无限小、长度为dx的线路单元串联而成，每一线路单元具有电感L0dx和电容C0dx。电源E合闸后电源向电容充电，在导线周围建立起电场，靠近电源的电容立即充电，并向相邻的电容放电。由于线路电感的作用，较远处的电容要间隔一段时间才能充上一定数量的电荷，并向更远处的电容充电，这样电容一次充电，线路沿线逐渐建立起电场，形成电压，电压波以一定的速度沿线路传播。随着线路电容的充放电，将有电流流过导线的电感，在导线周围建立起磁场。因此，和电压波相适应，还有一电流波以同样的速度沿x方向流动[6]。
KL0dxL0dxL0dxXEC0dxC0dxC0dx
图3-1 波在均匀无损线上的传播
电压波和电流波沿线路的流动，实际上就是电磁波沿线路的传播过程。电压波和电流波的关系为
uiL0Z
（3-1）C07 二者之比为线路的波阻抗。对于架空线，波速度为光速，而对于电缆线路，约为
光速的一半。
电压波和电流波的传播也伴随着能量的传播，容易得到
112(vL)i(vC0)u（3-2）
e2jwM IL012122即导线周围在单位时间内获得的磁场能量与电场能量相等，正是电磁能传播的规律。这就是说，电流波和电压波沿导线的传播过程实际上就是电磁能量的传播。传导干扰可以采用这种传输线理论及波过程理论进行分析。
3.3.2 电导性耦合
电导性耦合最普遍的方式是干扰信号经过导线直接传导到被干扰电路中而造成对电路的干扰。这些导线可以使设备之间的信号连线，电路之间的连接导线（如地线和电源线）以及供电电源与负载之间的供电线等。这些导线在传递有用信号能量的同时，也将干扰信号传递给对方。它们可以是公共阻抗耦合，也可以是地回路耦合。
公共阻抗耦合是由于骚扰源与敏感设备公用一个线路阻抗而产生的。最明显的公共阻抗是阻抗实际存在的场合，如骚扰源和敏感设备共用导体。公共阻抗也可以使由两个电流回路之间的互感耦合，或者由于两个电压节点之间的电容耦合产生的。
当两个独立功能的电路供应一个阻抗时，一般是指接地连接体或接地回路，将产生电导耦合，这时骚扰源直接通过传导作用加在设备上。如图3-3a所示，当骚扰源（图中系统A的输出）与敏感设备（系统B的输入）公用一个地时，则由于A的输出电流流过公共线段的公共阻抗，在B的输入端产生电压。公共阻抗仅仅是由一段导线或印制线产生的。因为导线的阻抗呈感性，因此输出中的高频或高di/dt分量将更容易耦合。当输入和输出在同一系统时，公共阻抗构成寄生反馈通路，这可能导致震荡，等效电路如图3-3b。
系统AZaZb系统B系统A系统BZsZtZLVs
（a）两系统公用线段
（b）等效电路图
图3-3 传导性公共阻抗耦合
而地回路耦合产生的电磁干扰是指，一回路在地中注入电流，在地中产生电
流分布及电位分布，如果附近有一回路接在地平面的两点，这两点之间存在电位差，因此将在该回路中产生干扰电压。如图3-4所示，当信号源与相连的仪器在不同点接地时，接地点的电位差产生的骚扰源VN作用在该电路系统，产生共模干扰。
信号源Vs干扰源VN
图3-4 共模阻抗耦合（接地回路）
电力系统最典型的情况是当系统发生短路故障时，在地网上产生很高的电位，即地电位升高。这种地网电位升高会使接在地网上的弱电系统电缆及弱电设备上出现很高的电位。接地网接地电阻越大，电导性耦合的干扰就越严重。
3.3.3 电容耦合
当两导体之间存在分布电容时，两导体之间就会发生电容耦合。最常见的电容耦合的例子是两根相互靠近的平行导体，如图3-5a所示，其等效电路如图3-5b所示：
11C12RC20导体2C10VsVNC12C1GC2GR2VN
Vs
（a）常见的电容耦合模型
（b）电容耦合模型等效电路
图3-5 两平行导线之间的电容耦合及其等效电路
通过对等效电路进行分析易得，导线2上所感应的干扰电压为
vnVS
在
vnVS(1jCR2G)(1jC(1jCR12)2G)
（3-3）
式中，Vs为施加在骚扰源导体上的电压；RL和CL为屏蔽导体的负荷。且存
R1jC2G12(1jC)R12
R
（3-4）
通过式（3-4）可得，对地阻抗越高，越容易产生电容传输；当频率越高时，电容传输的现象越明显；线路上分布电容越大时，耦合的干扰产生的电压越大。因为通过电容耦合产生的干扰电压与骚扰源的频率、骚扰电压、骚扰电路与被干扰电路之间的耦合电容、被干扰电路对地阻抗成正比。为减小电场耦合的影响，应减小骚扰电压，降低骚扰电压的频率，并减小被干扰回路的对地电阻，减小电路之间的耦合电容，必要时在平行到线上加屏蔽。
3.3.4 电感耦合
电感耦合发生在两个电路之间，如图3-6所示。当一个电路上有突变电流时，在干扰电路l上引起的交变磁能会通过两个电路之间的互感耦合到电路2上，在电路2上产生感应电动势[2]。
图3-6 电感耦合原理图
图3-7为电感耦合的等效电路。
图3-7 电感耦合等效电路
两电路间的电感噪声干扰的基本方程为：
e2jwBAcos
（3-5）式中，A为封闭电路的面积，B为磁通密度。若用两电路中的互感进行描述，则也可以修改为
e20jwM12I
1（3-6）
式3-6中，M12为两个电路之间的单位长度的互感。若两个电路的耦合长度为L，互感耦合在电路中产生的感应电动势为
e2jwM12I1L
（3-7）要减小干扰电压强度，可以减小B、A、cosθ。要减小B则可以采用拉大两回路之间的距离或使导线绞绕，绞绕可以使两电路产生的磁场相互抵消：要减小回路的面积A，可以采用把导线回路敷设在接地平面以上，减小导线与地平面围成的环路面积；cosθ的减小可以通过重新安排干扰源与被干扰源之间的位置来解决，当cosθ等于0，干扰为最小。
从以上两节的分析可以看出，电容干扰与电感干扰的主要区别有以下几点。1)减小被干扰回路的负载阻抗未必能使电感干扰的情况改善；而对于电容干扰而言，减小被干扰电路的负载阻抗，可以改善被干扰的情况。2)在电感干扰中，产生的噪声电压串联在被干扰电路中；但电容干扰中，产生的噪声电压则并联于被干扰电路中。也可以这样说：电容干扰时，在被干扰回路中产生的是电流源，而电感干扰时被干扰回路中产生的是电动势。
在以上两个章节中，所有结论都是在假设只有一种干扰的情况下推导的，实际情况下，可能两种干扰都会存在，需要考虑综合的干扰效应。
3.4 辐射耦合
任何干扰源的本质都是产生电磁波，交变电流通过导体网络产生狡辩电流时会产生电磁波，E场和H场互为正交同时传播。传播速度由煤质决定，在自由空间等于光速。在靠近辐射源时，电磁场的几何分布和强度骚扰源特性决定；当离源较远时，只有正交的电磁场。
电场更容易由高阻抗电压驱动电路产生，如直导线。磁场主要有低阻抗电流驱动电路产生，如导线回路。
辐射电磁骚扰是指骚扰能量通过空间电磁波的形式传播到敏感设备中产生干扰，随敏感设备电缆的接地方式不同形成共模和差模干扰。当一个地方的电流或电荷随时间变化时，就有一部分电磁能量进入周围空间，这种现象称为电磁辐射。产生电磁波的辐射源最简单的方式就是电偶极子与磁偶极子。实际辐射源都可看成有许多偶极子组成，所产生的电磁波也就是这些偶极子辐射电磁波的合成。
电磁场辐射产生干扰耦合，即就是当高频电流流过导体时，在该导体周围便产生电力线和磁力线，并发生高频变化，从而形成一种在空间传播的电磁波。处于电磁波中的导体便会感应出相应频率的电动势。
电磁场辐射干扰是一种无规则的干扰，这种干扰很容易通过电源线传到系统中去。处于空间中的传输线，即能辐射干扰波又能接收干扰波，这种现象成为天线效应。当传输线的长度大于或等于空间中信号哦频率的四分之一波长时，天线效应尤其明显[3]。
通过对理论的分析，得出对于辐射干扰的抑制措施可以分为：
1、采用合理的总体布局，电路系统的工作要依靠实际的电气连接来实现的，实际信号线的长短是由电路系统的布局决定的。若高速信号或易干扰信号等布局不合理，则EMC的性能下降。
2、采用合理的走线方式，PCB走线方式及与相邻PCB走线的关系对其辐射能力有很大影响，布线的好坏直接决定着系统的EMI的大小。高频信号的辐射是整体EMI中最突出的部分。为了最大限度的抑制高频信号的辐射，先从高速的、密集的信号开始布线，优先考虑那些信号频率高，联系紧密的模块。
3、要有合理的地线处理，地线在EMC方面的应用，最主要的用法是屏蔽、回流。为了采用平行往返的方式抑制辐射，高频信号的地线要尽量的靠近高频信号线，并采用最短路径走线，如果是一组高频信号线的话，可以在它们中间多加入几条地线，以达到更好的抑制效果。由于地线一般是由大面积的铜箔构成的，因而其分布电阻、分布电感比普通的PCB走线要小得多，即使流过高频电流时其阻抗也比较小，对于感应到地线网络的高频噪声，能够形成阻抗很低的回流路径，降低EMI辐射。
4、要增设高频去祸电容，有时为了降低高频信号的幅度，在信号线与地线间加接高频去祸电容。注意地线阻抗的高低直接影响去祸效果。在高频信号的末端，加接对地的去祸电容，一般电容取值在10pF-100pF之间，高频噪声会通过电容直接流到地线上去。因为噪声频率非常高，所以要注意接地电容的引线电感。
电磁兼容的理论和技术就是围绕感染源、干扰传播途径（或传输通道）和敏感设备，研究电磁干扰源产生的机理及抑制干扰源的措施，寻找消弱传播干扰能量的方法和提高敏感设备抵抗能力的技术，从而达到控制干扰发生的目的。电磁干扰的防护
对于日益复杂的电磁环境的研究，都是通过研究电磁环境对设备或系统的作用机理、能量耦合途径等，目的都是为了保障设备或系统在预定电磁环境中的生存能力和运行能力。目前，随着电子设备的不断增加，且电子设备的集成度不断提高，都造成了电磁空间的复杂度不断增加。构成电磁环境的因素十分复杂，既
有自然因素也有人为因素。其中，自然因素包括雷电电磁辐射、静电放电(electrostatic discharge, ESD)电磁辐射、太阳系和星际电磁辐射、地球和大气层电磁场等。人为因素包括无线电台等各种系统产生的电磁发射；高电压送、变电系统等产生的工频电磁辐射；各种家用电器、电动工具等产生的电磁辐射以及用于军事目的的各类强电磁脉冲源，如雷达、电磁脉冲武器等产生的电磁辐射等。
电磁兼容是指设备、分系统、系统在共同的电磁环境中能同时执行各自功能的共存状态。它主要包括2个方面的内容：一是设备、分系统、系统在预定的电磁环境中运行时，可按规定的安全裕度实现设计的工作性能、且不因电磁干扰而受损或产生不可接受的降级；二是设备、分系统、系统在预定的电磁环境中正常工作且不会给环境(或其他设备)带来不可接受的电磁干扰。
而电磁防护是指为在设计、研制和生产过程中使设备具有抗电磁干扰或电磁毁伤能力而采取的技术措施，也包括为消除电磁环境对电爆装置、燃油及人员影响而采取的技术措施和对策。
综上所述，电磁兼容与电磁防护在内涵和外延上是一个有机的整体，它们研究的重点都是电磁环境对设备或系统的作用机理、能量耦合途径等，即电磁环境效应；目的都是为了保障设备或系统在预定电磁环境中的生存能力和运行能力。要改善电子产品的电磁兼容性，接地、屏蔽和滤波是抑制EMI的基本方法。下面分别对这几种方法进行简要的介绍。
4.1 接地
地的定义有四种：
1、导电性的土壤，具有等电位，且任意点的电位可以看成零电位。
2、导电体，如土壤或钢船的外壳，作为电路的返回通道，或作为零电位参考点。
3、电路中相对于地具有零电位的位置或部分。
4、电路与地或其他起地的作用的导电体的有意的或偶然的连接。接地就是一个系统内电气与电子元件至地参考点之间的电传导路径。无论从安全还是电路工作的角度考虑，电气设备接地都是十分必要的。接地有两方面的含义，一是指电气设备与大地的连接；二是指电路及电子设备的信号参考地。
接地除了提供设备的安全保护地以外，还提供设备运行所必需的信号参考地。理想的接地平面是一个零电位、零阻抗的物理体，它可作为电路中所有信号点评的参考点，并且任何干扰信号通过它，都不会产生电压降。但是，理想的接地平面是不存在的，这就需要我们考虑和分析地电位分布，进行接地设计与研究，找出合适的接地电位[7]。
接地的目的在不同的情况下是不一样的，常见的有：
1)建立与大地相连的低阻抗通路，使雷击电流、静电放电电流等从接地通
路直接流入大地，而不致影响设备或系统的正常工作及人身安全。2)建立设备外壳与附近金属导体之间的低阻抗通路，当设备中存在漏电流时，不致于危及人身安全。
3)设备或系统的各部分都连接到一个公共点或等位面，以便于有一个公共的参考电位，消除两个悬浮电路之间可能存在的干扰电压。4)将屏蔽体接地，使屏蔽发挥作用。
5)将滤波器接地，使使滤波器能起到抑制共模干扰的作用。
6)印制电路板上的信号电路接到地平面，以提供一个信号的返回通路。7)汽车、飞机上的非重要电路接车体或机体的金属外壳，以提供一个电流返回通路。
接地的方式可分为：浮地、单点接地、多点接地、混合接地。对于电路系统来说可选择：电路接地、电源接地和信号接地等方法。
4.2 屏蔽
屏蔽技术就是利用屏蔽体阻断或减小电磁能量在空间传播的一种技术，是减少电磁发射和实现电磁骚扰防护的最基本、最重要的手段之一。采用屏蔽有两个目的：一是限制内部产生的辐射超出某一区域；二是防止外来的辐射进入某一区域。屏蔽按其机理分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种。按屏蔽体结构可分为完整屏蔽、不完整屏蔽及编织带屏蔽。
屏蔽的设计既可以针对干扰源，也可以针对被干扰体。对于干扰源，设计屏蔽部分可以使其减小对周边其他设备的影响；对于被干扰体，则可减小外界干扰电磁波对本设备的影响。电磁干扰抑制技术是围绕电磁干扰三要素所采取的各种措施，归纳起来就是三条：
1、抑制电磁干扰源；
2、切断电磁干扰耦合途径；
3、降低敏感装置的敏感性。
静电屏蔽采用完整的金属屏蔽体将带电导体包围起来，在屏蔽体的内侧将感应出与带电导体等量极性相反的电荷，外侧出现与带电导体等量极性相同的电荷，如果将金属屏蔽体接地，则外侧的电荷将流入大地，外侧不会有电场存在，即带电导体的电场被屏蔽在金属屏蔽体内。金属屏蔽体导电性能越好，静电屏蔽效果越好。值得注意的是静电屏蔽必须要通过接地才能起到屏蔽的作用。
磁场屏蔽在低频段主要是利用高磁导率的材料构成低磁阻通路，使大部分磁场被集中在屏蔽体内。屏蔽体的磁导率越高，厚度越大，磁阻越小，磁场屏蔽的效果越好。高频段则主要通过干扰信号在屏蔽层中产生的涡流建立的反向磁场抵消干扰磁场而实现。
电磁屏蔽主要通过反射、吸收、抵消三种效应来实现削弱干扰电磁波的作用。
当电磁波到达屏蔽体表面时，由于电介质和屏蔽层的交界面上阻抗不连续（二者波阻抗不相同），对入射波产生反射，电磁波的一部分能量被反射掉。空气与金属的波阻抗相差越大，则由反射引起的屏蔽效应越强。未被表面反射掉而进入屏蔽体的能量，在屏蔽体内传播的过程中受到衰减。也就是所谓的吸收。吸收是由金属内涡流损耗所引起的，频率越高、屏蔽层越厚，则能量损耗越多。
在屏蔽体内尚未衰减掉的剩余能量，传到材料的另一表面时，遇到电介质和屏蔽层波阻抗不连续的交界面，会形成再次反射，并重新返回屏蔽体内。这种反射在两个金属的交界面上可能有多次的反射，这意味着对电磁波能量的吸收也是多次的。
这一过程可用下图表示：
图4-1 电磁场屏蔽机理
4.3 滤波
任何直接穿透屏蔽体的导线都会造成屏蔽体的屏蔽失效。令缺乏电磁兼容经验的设计师感到困惑的典型问题之一是很多屏蔽严密的机箱（机柜）正是由于有导体直接穿过而导致电磁兼容实验的失败。解决导体穿透屏蔽体引入的电磁干扰问题的有效方法之一，就是在电缆的端口处使用滤波器，滤除电缆上不必要的频率成分，减小电缆产生的电磁辐射，也防止周围环境在电缆上感应产生的电磁噪声传进设备内。
滤波时抑制传导电磁骚扰的一种重要方法。由于搔扰源产生的电磁骚扰的频谱比待接收的信号的频谱宽得多，所以当接收器接收有用信号时也会接收不希望有的骚扰信号。采用滤波器能限制接收信号的频带以抑制无用的骚扰，而不影响有用信号，即可提高接收器的信噪比。
采用滤波器的目的是分离信号、剔除干扰，可显著减小传导骚扰的电平。骚扰频谱成分一般不同于有用信号的频率，滤波器对这些与有用信号频率不同的成分具有良好的抑制作用，从而达到抑制干扰的目的。如图所示。要削弱工作频带内的干扰，则要采用降压措施。
针对不同的干扰，应采取不同的抑制方法和器件，下面对不同的抑制器件分别作简要叙述。
采用专用供电线路的设计，即就是通过对供电线路进行简单处理就可以获得一定的干扰抑制效果。例如在三相供电系统中把一相作为干扰敏感设备的供电电源；把另一相作为外部设备供电电源；再把第三相作为常用测试仪器或其他辅助设备的供电电源。这样可减少设备之间的相互干扰，同时也有利于三相平衡。在现代电子系统中，由于配电线路中非线性负载的使用，造成线路中谐波电流的存在，而谐波分量在中线里不能相互抵消，而是叠加，因此尽量采用较粗的中线，以减小线路阻抗，降低干扰。
针对电路中容易出现的电压或电流的瞬间突变现象，另一种常见的屏蔽方式是采用瞬态抑制电路，其典型电路如下图所示。瞬态抑制电路包括气体放电管、金属氧化物压敏电阻、硅瞬变吸收二极管和固体放电管等多种。其中金属氧化物压敏电阻和硅瞬变吸收二极管的工作原理与普通的稳压管类似，是箝位型的干扰吸收器件；而气体放电管和固体放电管是能量转移型干扰吸收器件。
图4-2 瞬态抑制电路 总结
随着电气和电子设备的广泛应用和技术的进步，电磁兼容问题越来越突出，加强电磁兼容理论研究，推广现有的、成熟的电磁兼容技术，建立完善的试验、测试制度和检验标准，研究电磁兼容新问题、新方向是电磁兼容应用技术的当务之急。
随着科技进步、电磁环境保护与国际经贸往来的加强，电磁兼容己成为国内外瞩目的迅速发展学科。由于EMC学科范围很宽，我们在很多方面，都还只是处于起步阶段，我们应该加快步伐，迎头赶上。
电磁兼容性设计应该在设计的各个阶段都进行考虑,这要求设计人员不仅要有扎实的理论基础,还要具备丰富的设计经验,只有这样才能把握干扰产生的根源和本质,正确的进行电磁干扰的预测与分析。也只有这样,才能真正解决电磁兼容
性问题,保证电子产品的稳定可靠。
文章从电磁兼容技术的发展以及其三要素出发，介绍了电磁兼容的主要防护方法，对电磁兼容技术有了一个概括性的介绍，但由于本人学识有限未能对每一部分进行透彻的分析。
参考文献
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第五篇：碰撞分类与规律总结
碰撞分类与规律总结
弹性碰撞
a 是指没有机械能损失的碰撞，即碰撞过程动量守恒，碰撞前后总动能不变。
b 可根据以上两方面（动量守恒，碰撞前后总动能不变）列式求解碰撞后的各自的速度。
设质量分别为m1、m2的物体，碰撞前两物体的速度分别为v1、v2，发生无机械能损失的对心正碰，碰后速度分别为v1´、v2´。则由动量守恒和机械能守恒可得m1v1 m2v2＝m1v1´ m2v2´
212 1mv mv112222212＝1m v´ m v´ 121222 由以上两式联立可得 v1´＝(m1m2)v12m2v2m1m2
v2´＝
(m2m1)v22m1v1m1m2
以上二式的作为二级结论使用，注意式中的各速度均为矢量，使用时要先规定正方向。有关讨论 当m1＝m2，v2＝0时，一动碰一静，由以上两式可知，v1´＝0 v2´＝v1，即速度交换。当m1≠m2，v2＝0时，一动碰一静，由以上两式可知，v1´＝(m1m2)v1m1m22m1v1 v2´＝m1m2
以V1的方向为正 ① 当m1>m2时，得v1´>0, v2´> v1´,即有：大碰小，大的继续跑，小的速度大，大的速度小。（质量大的碰质量小的，碰后质量大的和质量小的都沿同一方向跑，且小的在前，速度更快。）
②当m1 完全非弹性碰撞 即碰撞粘合，此种情况下机械能的损失率最大，一般非弹性碰撞 一般非弹性碰撞的结果介于弹性碰撞与完全非弹性碰撞之间 二 碰撞结果的判断 例1 A B实际情况的碰撞结果判断，要考虑到以下几个方面 1 动量守恒 2总动能不增加 符合实际（如 一动一静的碰撞：原来运动的物体碰后速度不可能比原来大；质量大的碰撞质量小的，碰后质量小的物体速度不可能比质量大的物体小，即不可能发生第二次碰撞。） 例：两个物体在光滑的水平面上沿同一直线，同一方向运动。已知PA＝5kg·m/s，PB＝7kg·m/s，二者发生碰撞，碰后PB´=10㎏·m/s，由此可知两物体的质量关系可能为（） A mA＝mB B mA＝2mB C mA＝4mB D mA＝6mB 题目没有给出两物体的碰撞是什么性质的 碰撞，所以我们要综合考虑。由题中的数据可看出，B的动量增加了，即可知是A追上B发生了碰撞，即VA>VB, 即m>m ABPAPB 由动量守恒可得碰后PA´＝2kg·m/s，又由总动能不增加和动能动量关系 可得2m 2m≥2m 2m ABABPA2PB2PA2PB2由实际情况可得，碰后的速度关系V´A < V´B,即m ABPAPB联立以上不等式，并取交集，可得四个选项中只的C项正确。三 类碰撞分析 有题目中，我们可以把物体间的相互作用过程当作碰撞来处理，我们称之为类碰撞。即利用碰撞规律来分析问题，有时会收到事半功倍的效果 例3 如图所示，在光滑的水平面上，用轻质弹簧连接的两物体A、B保 持静止最初弹簧为原长，已知mA > mB,现使A获得一水平向右的速度V0，则（） A 弹簧第一次恢复原长时，A的速度一定向左。 B 弹簧最长和弹簧最短时，A、B的速度相同。C 弹簧原长时，A的速度只有两个不同的值。 D 弹簧最短时的压缩量与弹簧最长时的伸长量一定相同。 解 正确答案BCD 该题如果按常规方法由受力和运动过程来分析，难度较大，我们不妨把这个问题当作碰撞来处理，在A从接触弹簧到弹簧第一次恢复原长，这个过程认为A以一定速度碰撞B的过程，即弹簧第一次恢复原长时，这一过程结束，而且，AB的碰撞是通过弹簧发生的，可以认为碰撞过程经历的时间被弹簧延长了，并且没有机械能的损失，这样，我们就把A从接触弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程认为质量大的A以一定速度碰撞B的过程，由上面的分析可知，“碰后” A的速度仍然向右，而B的速度也向右，且速度比A大。所以A选项错误；弹簧最短和最长时A和B的距离最小和最大，由追及问题可知，速度相同时，距离有最值。即弹簧最短和最长时A、B的速度相同。所以B选项正确；设弹簧再次原长时的速度分别为v1和v2，则由动量守恒和机械能守恒得mAv0＝mAv1 mBv2 2mAv0＝ 112212mv mv12 AB22由数学知识可知，该方程组只有两对解，即弹簧原长时AB的速度吸有两个不同的值，即初状态和弹簧第一次原长的状态，我们可以知道，以后弹簧第奇数次原长的状态与最初状态相同，第偶数次原长的状态与第一次原长时的状态相同。所以C选项正确，由于弹簧最短和最长时A、B的速度相同，即弹簧最短和最长时系统的总动能与初状态相比，动能的减少量相同，即两种情况下弹簧的弹性势能相同，所以弹簧的形变量相同，即选项D正确。
