電磁波?電磁場?的基本物理原理釋疑? - 生活

Kelly avatar
By Kelly
at 2008-06-08T00:00

Table of Contents

小弟僅有高中到大學普物的常識,爬文爬了一夜,還是有一些疑問不懂。請問通曉物理的高手:
所謂電磁波,原本應該是在描述光之性質,之所以被稱為電磁波,原始意義應是振盪且互相垂直的電場與磁場的結合的輻射波,如可見光。
頻率(能量)較高的電磁輻射為游離輻射,可以使被入射原子的電子游離,破壞分子結構,如紫外光、X射線、r射線等。
頻率(能量)較低則不會游離電子,但其能量仍然可被吸收,增加被入射分子的原子運動,提高溫度(有熱效應的非游離輻射),如可見光、紅外線、微波、無線電波等。
若累積較高功率(振幅)的非游離輻射,可能有害。
(1)那什麼是"無熱效應的非游離輻射"? 爬文看到的
(2)我對熱輻射以及電磁輻射有點混淆。是否任何物質只要高於絕對零度、原子有在運動,都在輻射能量,也就是都在散發電磁波?
所以舉凡桌子椅子都在散發電磁波?或是可以其他形式傳遞?
根據以前學的電磁學,電能生磁(電動機)、磁能生電(發電機)。
只要有電壓就會產生電場,有電子流動則會產生電場及磁場。
所以使用電器免不了會產生電場和磁場。
(3)各種媒體描述的電磁波現象,是否一大部分指的是電磁場?
我能理解螢幕會有電磁波(光),無線通訊設備會有電磁波(傳導電波),
但我無法理解使用滑鼠鍵盤甚至只要電線都有電磁波。
是否交互電磁場也會散發出電磁波?如何產生?
請問電器甚至一根電線產生電磁波的原理。
(4)磁性物質能干擾電視或喇叭是因為干擾其帶電粒子的移動。
會產生強大電磁場的電器會干擾周邊電器的運作。
請問強磁場或電場是否能干擾電磁波?比如說干擾收音機(無線電波)。
若可以,電磁場能干擾光的前進方向?
(5)除了熱效應,相當於提高細胞溫度對生理造成的影響外,
非游離電磁輻射還有其他可能有什麼機制對人體造成損害(如手機或無線通訊設備)?
電磁場又對人體造成什麼損害(如住在變電所旁)?
(6)民間所害怕的電磁波,指的到底是電磁輻射還是電磁場?
還是是同一回事?
感謝高手回答。
已更新項目:
感謝power1的回答,不過您好像誤會我問題的方向,
(1)我知道游離與非游離輻射,這方面我概念很清楚,那不是我想知道的事。我想知道的是何為"無熱效應的非游離輻射"
(2)這我自己問出來了。熱輻射並非熱傳導,只要高於絕對零度,任何物質都會放出能量(電磁波),不需介質。在常溫下,大部分物體僅能放出遠紅外線;而要將物體溫度提高到上千度才可能放出可見光頻率的電磁波,這也是燈泡發光的原理。
2 個已更新項目:
(3)您並沒有回答到我的重點,"電磁波"是"帶有電場磁場"的"能量波";"電場""磁場"本身根本就不是波,比方說永久磁鐵會產生靜磁場,沒有電場,也沒有電磁波。我傾向於電磁場根本就不是電磁波。但我不一定對,或者交互電磁場會產生電磁波?這才是我的問題。
(4)我想知道電器間的電磁場干擾的原理。究竟是電磁場互相干擾?電磁波干擾電磁場?還是電磁場干擾電磁波?電磁波既然帶有電場磁場,是否受電磁場的干擾?反之亦然?
3 個已更新項目:
(5)我知道游離輻射能游離我們的電子,打斷化學鍵結,那就是放射線的為害;非游離輻射能增加分子運動的動能,而提高溫度,那就是熱效應,可能擾亂細胞內各種酶的活性。這些都是很明顯的機制。我想知道的是,低能量的非游離輻射,還有沒有可能有其他的機制影響人體,這才是民眾想知道電磁波或電磁場的害處。
(6)由以上論點,我傾向電磁場與電磁波並不是相同的概念,但我可能是錯的。電器產生的電磁場究竟能不能產生電磁波?以何方式產生?
小弟不是物理光電類本科生,不過天性喜歡打破沙鍋問到底,請求高手解惑。
4 個已更新項目:
感謝novus解除我大部分疑惑。可否繼續追問您(3)(4)兩點?小弟不是本科生,我只想要有清晰正確的概念。
(3)電荷 => 建立電場
電流或運動的電荷 => 建立磁場
交變的電流或是作加速度運動的電荷 => 對外輻射電磁波
所以使用交流電的電器、使用鍵盤滑鼠,甚或只是一根電腦的電源線,的確會對外輻射電磁波?
小弟還是想了解一般電器產生電磁波的原理。爬文爬到的大部分根本都在講電磁場。
5 個已更新項目:
(4)我想知道電器間的電磁場干擾的原理。究竟是電磁場互相干擾?電磁波干擾電磁場?還是電磁場干擾電磁波?電磁波既然帶有電場磁場,是否受電磁場的干擾?反之亦然?
a. 首先,電磁場不會影響電磁波,是否可理解為因為電磁波的電磁場波形為正弦向量函數,所以淨作用是零?
b.小弟還是好奇電器間互相干擾的原理。我所能理解的,是否來自干擾電器的電磁場會影響被干擾電器中帶電粒子在電路中的順暢運作?
c.那電磁波呢?手機會干擾麥克風或喇叭的現象我們常常經驗到。即使手機只開震動,有來電時台上的喇叭常有noise出現。這是什麼原理?這是否是電磁波影響放大器的例子?
6 個已更新項目:
(3)b. [網路文章]現代人生活中離不開電器產品,電磁波傷害是近年來醫界跟學界熱衷討論的話題,正反兩種說法莫衷一是,慈濟醫院核子醫學科醫師王昱豐建議民眾,人類生活在一個科技的世界,只要有電就一定有電磁輻射,很多人知道看電視有輻射、微波爐有輻射、大哥大有輻射;但很多人沒想到的是:開冰箱有輻射、吃火鍋時電磁爐及家用有線電話也有輻射。所以,重點不在於各種危言聳聽的數據,而是有沒有必要去接受或者有無辦法脫離;既然無法脫離,那惶惶不可終日又有什麼意義呢?
所以電磁爐的危險,甚或家用有線電話及冰箱,是因為會產生電場磁場?還是也產生電磁波輻射?
7 個已更新項目:
(3)c. 是否讓電流像正弦波一樣變動,相應的磁場也會一樣規律變動。持續周波變化的電場磁場,便可產生電磁波? 這是否也就是發射電波的原理?
那一般電器會有使電流或磁場快速變化的裝置嗎?一般電器60Hz的的交流電產生的電磁波若也是60Hz(我不知道),那根本能量小到可以忽略吧?
Tags: 生活

All Comments

Thomas avatar
By Thomas
at 2008-06-09T23:38
發問者對電磁波的認知可以說相當正確,這裡僅就我所知作一些補充
1.這裡先說明一點,所謂「游離輻射」所指涉的對象並非專指「電磁輻射」,還包含了Alpha、Beta等「核放射」,不全屬於電磁的範疇。
無熱效應的非游離輻射指無法破壞分子,甚至無法被轉換成分子運動,不會提高溫度。
(樓上:「電磁波可帶電子與不帶電子...」此說法可謂嚴重錯誤)
2.熱輻射指的是「物體因為溫度而對外放射電磁波」
沒錯,只要高於絕對零度、原子有在運動,都在散發電磁波。即使在我們眼中看起來是「冷的」東西,像是冷開水,一樣也會對外輻射紅外線。當其他的物體吸收這些電磁波又會轉變成其他的能量,例如熱能,因而溫度升高。
柯希荷夫指出:當一個物體和外界達到熱平衡的時候,吸收的輻射能量相等於對外放射的能量。
可以參考在下非常不專業的回答
http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qi...
以及維基百科
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_radiation
3.各種媒體描述的電磁波現象,是否一大部分指的是電磁場
沒錯。實際上媒體根本分不清楚什麼是電場、什麼是磁場、什麼是電磁波,也不知道電磁輻射和核放射是完全不同的東西。
電荷 => 建立電場
電流或運動的電荷 => 建立磁場
交變的電流或是作加速度運動的電荷 => 對外輻射電磁波
(關於電磁波發生,我記得大學上電磁學的時候,教授花了一兩節課講Helmholtz theory和Poynting's theorem,從能量守衡的角度來說明為何這樣必然會有電磁波。不過我已經很久沒碰電磁學的東西,忘光了)
(樓上:「有大量的電子流動也會產生電場,在某些應用上,電場等於磁場!」 此說法未免太便宜!連計量單位都不同,何來某些應用電場等於磁場)
4.電磁場可以改變帶電粒子射線的方向,但無法影響電磁波。
(樓上:「黑洞的光曲現象」 這是重力)
5.非游離電磁輻射還有其他可能有什麼機制對人體造成損害?
人體內有許多電化學作用是可以受到外界電磁場干擾的,例如神經的運作。即使沒有電磁波造成分子游離、溫度顯著上升至傷害的程度,純粹的靜電場、靜磁場就有可能干擾神經的電化學作用。
例如雪梨大學的Allan Snyder教授就利用磁刺激短暫改變人的性格,製造出短期自閉天才的現象。http://en.wikipedia.org/wiki/Allan_Snyder
不過這裡要強調,這是在實驗室用特殊儀器做出來的,在生活中不會碰到這樣的電、磁場。
6.民間所害怕的電磁波,指的到底是電磁輻射還是電磁場
都不是。他們怕的是自己心目中的電磁波,就像大家怕的是自己心中的鬼,而不是真正的鬼。
樓上power1的部份答案有許多嚴重錯誤,可能是從其他網站得知而沒有自行吸收所致,詞意界定不清,恐怕有誤導的可能,發問者宜多閱讀比較。
電磁學非我專長,只因大學接觸過,尚具一般性認識,有誤還請各方賢達指正。
2008-06-09 20:43:13 補充:
先講一點基本觀念
電場指的是電力隨空間分佈的情形,磁場指的是磁力隨空間分佈的情形。
若這個分佈的情形也受到時間的影響,則為時變場。
電磁波是時變電磁場的一個特別情形。
因此在測量電磁波的時候我們可能會單獨選電場或磁場來作為代表,這樣就可以描述電磁波。
關於電器干擾的原因,主要是來自電或磁場影響到電器本身的帶電體或自由電子等等,而發生非預期的效果
2008-06-09 20:43:40 補充:
舉例來說只要選取適當長度的金屬條就可以當成接收電磁波的天線,金屬條當中的電子會受到電場的影響而運動,雖然這只會產生非常微弱的電流,但只要適當的過濾和放大,就可以變成有用的訊號(例如聲音)。只要夠長的電線全部都有如上所說的天線效應,因此只要外來的電磁場干擾到這些線路很容易被放大。
有些電器產品本身就包含了對電場、磁場變化敏感的構件,像是喇吧裡面的薄膜、傳統電視機的電子槍等等。
電磁波也會受其他電磁場而有所消長,兩個不同的電磁波也會有干涉現象,而有增強或削弱的情形。但是場的影響力疊加,和帶電放射線被電、磁場影響是兩碼子的事情。
2008-06-09 20:44:46 補充:
關於電磁波的產生,由於隨時都有交流電和加速運動的電荷,所以生活中隨時都有電磁波,居家必備的60Hz傳輸線也不停的對外放射60Hz電磁波,只不過功率很小罷了。
如果對外放射的電磁波功率很大,表示電路中的能量大量逸失到外界,舉電阻為例,相當多的電能都變成分子運動(當然分子運動就不是60Hz了),以熱輻射的方式離開電路,所以電阻很燙,像燈絲甚至會發光。
2008-06-14 22:27:36 補充:
1.核放射和電磁輻射是不同的東西,葉博士所指涉者為核放射。
2.電磁波源連帶放射電子流者當然有,但是這和電磁波造成的傷害是兩回事。
3.古典電磁理論只有一家別無分號,其餘應用皆從中分支推演。
Rae avatar
By Rae
at 2008-06-12T03:25
黑洞的光曲現象------確實是重力,質量大到足以讓恆星(可能是白矮星..等)能量失衡,變成黑洞,越到黑洞中央重力反應越明顯,甚至連時間都幾乎變成靜止(就相對時間而言)。連光都逃不掉黑洞的重力流~~~~~

通聯紀錄問題(送20點)急 ~

Tracy avatar
By Tracy
at 2008-06-08T00:00
小弟有個問題由於小弟女友家人反對我們來往 ~昨天被當場抓到  她爸是義警 ~ 可以隨隨便便掉我和女友 ...

17歲女性掉髮

Necoo avatar
By Necoo
at 2008-06-08T00:00
我現在17歲了(我是個女生)釣法讓我十分困擾,已經有半年多了˙˙˙快一年了。每天洗頭總是掉很多我都不知道該�� ...

請問一下有關於乳癌知識

Ula avatar
By Ula
at 2008-06-08T00:00
就是ㄚ我胸部其實沒有很大是B但是胸部裡面摸起來好像會硬硬的兩邊都有但是說蕙痛嗎是不會又看了很多大大說�� ...

誰來救我?我這煩惱將無”人”能解決?

Oscar avatar
By Oscar
at 2008-06-08T00:00
我以為耶和華的靈二00七年的時候進入了我的身體,衪要我離開我的丈夫,和小孩.似乎是要我回台灣去,意思是台灣將 ...

第二次基測我該如何準備?

Edith avatar
By Edith
at 2008-06-08T00:00
我的國文才考了29分...平常國文模擬考錯的題目起伏很大..有時錯20幾題...有時錯10題以下..數學39分...英文39分..英�� ...