電磁學(xué)在日常通訊中的應(yīng)用

摘要：電學(xué)與磁學(xué)在我國(guó)的高中就已經(jīng)有所涉獵，在作為物理學(xué)科重要的知識(shí)組成部分的同時(shí)，電磁學(xué)在社會(huì)日益發(fā)展的今天有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。醫(yī)學(xué)上頻譜治療、EMF系統(tǒng)（電磁刀）甚至于激光、微波治療的應(yīng)用、軍事上電磁對(duì)抗催生電子戰(zhàn)、科研上利用強(qiáng)大的磁場(chǎng)使不同粒子對(duì)撞以研究粒子結(jié)構(gòu)等、生活上我們收看電視、收聽廣播以及遠(yuǎn)程抄錄水電氣表以及手機(jī)通話等，這一切都與電磁學(xué)息息相關(guān)，本文就著重介紹電磁學(xué)在通訊中的應(yīng)用及發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電磁學(xué)；應(yīng)用；通訊

引言：

基于電池磁學(xué)實(shí)現(xiàn)的通訊技術(shù)的發(fā)展在短短的幾十年間發(fā)生了天翻地覆的變化，從80年代之前還是手搖電話過(guò)度發(fā)展到90年代的程控電話，尋呼機(jī)更是如曇花一現(xiàn)般的產(chǎn)生和消失，前后壽命不足三年，直至今天應(yīng)用普及的掌上電話也經(jīng)歷了2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)通訊時(shí)代，目前也正積極探尋5G網(wǎng)絡(luò)。

1.電磁學(xué)簡(jiǎn)介

1.1電磁學(xué)內(nèi)涵

電磁學(xué)的內(nèi)涵其中一種理解是將其分科來(lái)看，即研究電學(xué)和磁學(xué)，另外一種理解就是將其看作是一個(gè)整體，狹義上的是指研究電性和磁性之間的交互關(guān)系，電磁學(xué)的主要研究領(lǐng)域包括電磁波、電磁場(chǎng)等，在高中涉獵到的電磁學(xué)的知識(shí)主要包括：電廠、磁場(chǎng)、點(diǎn)電荷在磁場(chǎng)中受力、庫(kù)侖定律、靜電場(chǎng)等多相關(guān)知識(shí)體系。

1.2電磁學(xué)在多領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著科學(xué)的進(jìn)步，人們對(duì)電磁學(xué)的了解更加的深入，使得電磁學(xué)逐漸在多個(gè)領(lǐng)域煥發(fā)出生機(jī)：其一，在日常生活領(lǐng)域，當(dāng)下已經(jīng)廣泛使用的電磁爐就是利用電磁感應(yīng)加熱的原理發(fā)明制造出來(lái)的；而微波爐本身就是一個(gè)微波發(fā)生器，通過(guò)發(fā)出微波在食物中同頻率震蕩實(shí)現(xiàn)摩擦產(chǎn)熱；磁懸浮列車也是根據(jù)兩個(gè)相互平行的線圈電流方向相反時(shí)產(chǎn)生相互排斥的原理發(fā)明應(yīng)用的[1]。其二，在軍事方面，隱身技術(shù)就是利用某些手段減少對(duì)外來(lái)的電磁波的發(fā)射，這也使得現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)上升到信息、通訊、電子戰(zhàn)的高度；還有利用電磁發(fā)射技術(shù)的電磁炮；其三，在醫(yī)療方面，逐漸呈現(xiàn)出一種靜磁療法，即通過(guò)某些部位佩戴一些磁片、磁塊等，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些部位的治療，例如頸部、足三里穴等位置。

2.電磁學(xué)在通訊領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展

2.1電磁學(xué)在通訊領(lǐng)域中的應(yīng)用

通訊就是將信息由發(fā)送者傳遞到接收者的過(guò)程，如果將信息進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸必然要將要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行加工即編碼，經(jīng)過(guò)信道傳輸將編碼信號(hào)通過(guò)發(fā)射電磁波載體直接接收，或接力將含有編碼過(guò)的信息電磁波傳輸?shù)浇邮照?，接收者將被加工的信息還原（譯碼），這便是通訊，現(xiàn)代人們用的通信手段，包括手機(jī)就可以通過(guò)發(fā)射和接受電磁波并以電磁波來(lái)傳遞信息的、藍(lán)牙與多設(shè)備之間的無(wú)線傳輸也是靠電磁波來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2.2電磁學(xué)在移動(dòng)通訊領(lǐng)域中應(yīng)用的的發(fā)展

電磁學(xué)在通訊領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛而深遠(yuǎn)，本文就著重對(duì)電磁學(xué)在移動(dòng)通訊領(lǐng)域中的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行闡述：

①第一代。第一代模擬通訊（1G）是通過(guò)電磁波傳輸?shù)奈唇?jīng)處理的波形模擬信號(hào)，自然傳輸距離和傳輸質(zhì)量就會(huì)很差；

②第二代。第二代GSM、CDMA等數(shù)字通訊（2G）開始，則是電磁波傳輸?shù)挠?、1編制的數(shù)字信號(hào)所以信號(hào)質(zhì)量會(huì)比第一代波形模擬信號(hào)強(qiáng)出上百倍；

③第三代。第三代移動(dòng)通訊（英語(yǔ) 3rd-generation簡(jiǎn)稱3G）一般地講，是指將無(wú)線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，3G與2G的主要區(qū)別是在傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度上的提升，它能夠在全球范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)線漫游，并處理圖像、音樂(lè)、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)，同時(shí)也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性。

④第四代。第四代移動(dòng)通信（簡(jiǎn)稱4G）。而4G LTE Advanced采用載波聚合技術(shù)，下行峰值速度可達(dá)150Mbps。是目前電磁技術(shù)在通訊領(lǐng)域的最強(qiáng)應(yīng)用4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒(méi)有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性[2]。

⑤第五代。目前世界各國(guó)正研究第五代移動(dòng)通訊技術(shù)（5G），5G網(wǎng)絡(luò)相比4G網(wǎng)絡(luò)最大的區(qū)別就是速度快，4G網(wǎng)絡(luò)最大網(wǎng)速峰值可以達(dá)到1G的上網(wǎng)速率，而5G則可以最高達(dá)到10G，甚至更高，速率可以達(dá)到前者的上百倍。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，5G網(wǎng)絡(luò)將是4G網(wǎng)絡(luò)的真正升級(jí)版，它將在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，帶來(lái)更高網(wǎng)速的提升。此外，5G網(wǎng)絡(luò)不僅傳輸速率更高，而且在傳輸中呈現(xiàn)出低時(shí)延、高可靠、低功耗、綠色、低碳，提高了功率效率、同時(shí)能降低信號(hào)干擾，保證傳輸信息不失真的特點(diǎn)，更好地支持未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。[3]。

3.助力電磁學(xué)及通訊發(fā)展的措施

通訊技術(shù)畢竟在當(dāng)下屬于高精尖的發(fā)展領(lǐng)域，電磁學(xué)在其中也發(fā)揮了重要的作用，但是也不僅僅是電磁學(xué)相關(guān)知識(shí)，因此為了使其有更好的發(fā)展和應(yīng)用，就需要大力加強(qiáng)電磁學(xué)等相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，使得有堅(jiān)實(shí)的理論和知識(shí)基礎(chǔ)作為開拓創(chuàng)新的基石，與此同時(shí)還要加大對(duì)復(fù)合型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，才能滿足電磁學(xué)及通訊發(fā)展的需要；其次，國(guó)家要在資金和政策上進(jìn)行支持和引導(dǎo)，且要形成其發(fā)展的社會(huì)良好的氛圍，幫助得到更多除國(guó)家之外的融資途徑助力發(fā)展；此外，相關(guān)的法律法規(guī)及監(jiān)管部門要切實(shí)落實(shí)到位，保證其朝著健康的方向發(fā)展；最后，要積極與國(guó)際間形成交流和合作，形成良性競(jìng)爭(zhēng)及先進(jìn)技術(shù)學(xué)習(xí)引進(jìn)。

結(jié)論：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作為基礎(chǔ)以及良好的社會(huì)關(guān)注和重視以及科學(xué)技術(shù)的快速與發(fā)展，電磁學(xué)等各個(gè)自然學(xué)科都將有巨大的發(fā)展?jié)摿?，除了在通訊領(lǐng)域，5G通訊時(shí)代的到來(lái)可期并極大程度上方便人們的生產(chǎn)生活以外，電磁學(xué)更將在多個(gè)領(lǐng)域、不同層面給予人類社會(huì)進(jìn)程推進(jìn)的源源不斷的動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫智勇.應(yīng)用電與磁 讓生活更美好[J].考試：中考版，2011（12）：58-59.

[2]謝佳秀，唐寶民.4G概念移動(dòng)通信[J].中國(guó)新通信，2007（23）：53-56.

[3]葉飛飛.5G無(wú)線通信技術(shù)概念及相關(guān)應(yīng)用[J].工程技術(shù)：文摘版：00329-00329.

作者簡(jiǎn)介：張子逸（2000.10.05—）男，漢族，天津市人，高中學(xué)歷，研究方向：電學(xué)方向。endprint