對制作無電磁輻射電熱毯的思考

金照恩

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

關鍵詞： 熱效應；磁效應；電磁波；輻射

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

1 電流的熱效應與磁效應

顧名思義就是當一段導體有電流通過后，導線會發(fā)熱，焦耳研究了電流產生的熱量的多少與電流的大小、電阻的大小和通電時間的長短有關，讓人們清楚地認識到決定熱效應大小的因素.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)電流的熱效應制成的.

在1820年，丹麥的物理學家奧斯特在一次實驗中發(fā)現(xiàn)，通電直導線周圍的小磁針會發(fā)生偏轉，改變電流的方向，小磁針的偏轉方向同時也發(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.后經過深入的研究、人們發(fā)現(xiàn)通電的直導線不僅具有熱效應、同時也具有磁效應.

2 電磁波

通電導線周圍存在著磁場，人們利用這一發(fā)現(xiàn)、制造出了電磁起重機，這大大地減輕了手工操作，提高了工作效率.

如將一導線繞成如圖1所示螺線管，給它通上電流后通電螺線管周圍的磁場會更強，外部磁場的方向是從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秒鐘內電流的方向將改變100次，通電電熱毯中的電流的大小和方向每時每刻都在發(fā)生變化.這樣它周圍磁場的大小和方向也在不停的變化，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場產生變化的電流，變化的電流又產生變化的磁場——這樣就形成了電磁波.

3 無電磁輻射電熱毯

人們躺在舒適的電熱毯上享受著電流的熱效應帶來溫暖的同時，也遭受著看不見、無感覺的電磁波對人體的輻射.這種輻射雖然一時不能致人以傷害，但經常使用電熱毯的人，日積月累，久而久之可能會傷害人們的健康.

那么，如何讓電給人們帶來方便的同時又能減少它產生的電磁輻射呢？我們來做一個小實驗.如圖2所示，當螺線管中通過由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，磁場外部的方向是從N極出發(fā)回到S極，內部是由S極到N極.

讓我們再做一個實驗.

如圖3將一段直導線先對折后，再繞成如圖3所示的螺線管，給它通上電流，拿一個小磁針進行檢驗，奇跡發(fā)生了.無論是將小磁針放在螺線管的哪一個部位小磁針的偏轉方向都不會改變.這說明螺線管周圍的磁場消失了，當改變電流的方向，小磁針的偏轉方向并不發(fā)生改變，說明小磁針周圍沒有磁場出現(xiàn).

為S極，右端為N極，外部磁場方向是從N極出發(fā)回到S極.內部磁場方向是從S極回到N極，而對折后的另一根導線產生的磁場如圖5所示.兩者外部和內部的磁場方向正好相反，由于兩者產生的磁場方向相反、磁場強度相同，正好磁場相互抵消，即沒有了變化的磁場，也就沒有了變化的電場，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電磁輻射的電熱毯.

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