定義：

有內在聯繫、相互依存的電場和磁場的統一體的總稱。隨時間變化的電場產生磁場，隨時間變化的磁場產生電場，兩者互為因果，形成電磁場。電磁場可由變速運動的帶電粒子引起，也可由強弱變化的電流引起，不論原因如何，電磁場總是以光速向四周傳播，形成電磁波。電磁場是電磁作用的媒遞物，具有能量和動量，是物質存在的一種形式。電磁場的性質、特徵及其運動變化規律由麥克斯韋方程組確定。

【目的和要求】

通過直線電流的磁場和通電螺線管的磁場的實驗，認識帶電導體周圍存在著磁場，並進一步認識和檢驗安培右手螺旋定則。

【儀器和器材】

專用電源（低電壓、短時間大電流），粗銅線（φ3×30毫米）小磁鍼（J2406型，一組10個），硬紙板（20釐米×20釐米），方座支架（J1102型），鉛筆，帶硬紙板（15釐米×20釐米）的螺線管，導線2根，細鐵粉。

【實驗方法】

一、直線電流的磁場

1．將30毫米長的粗鋼線穿過20釐米見方的硬紙板的中心。

2．將粗銅線沿豎直位置固定好（例如用一個小支架固定硬紙板，或用方座支架夾持住硬紙板）。粗銅線的兩端另外用導線連接到專用電源的輸出端上，然後在紙板上均勻撒一層細鐵粉。

3．接通專用電源的開關，並同時用一支鉛筆輕敲紙板，使上面的鐵粉沿磁力線排列。（專用電源的短時間電流輸出達三、四十安培以上，然後會在預定的時刻自動斷開。）

4．用白紙畫出所見圖形的簡圖。然後在紙板上沿同心圓的4個不同方位各放1個小磁鍼。再次接通專用電源，按小磁鍼北極所指的方向在同心圓上標出磁力線的方向。

5．檢查導線中的電流方向和磁力線方向是否符合右手螺旋定則

6．改變電流的方向重做一遍上述實驗，再畫一張磁力線簡圖，與上圖相比較，並檢驗右手螺旋定則。

二、通電螺線管的磁場

1．將帶硬紙板的螺線管的兩端接到專用電源的輸出端上，按通電源，同時輕敲均勻地撒好了鐵粉的硬紙板，使上面的鐵粉沿磁力線排列

2．畫出表明螺線管內和兩端外鐵粉排列形狀的簡圖。

3．在螺線管內和兩端外不同地方放幾個小磁鍼，再次接通專用電源，按小磁鍼北極所指的方向，在簡圖上標出磁力線的方向，並注明電流的方向看看是否符合右手螺旋定則

【參考資料】

線圈指南針

在鉛筆上用牛皮紙纏兩層，然後再用漆包線在紙上順次密繞60－70圈，把線頭固定好後，把線圈連同紙筒一起從鉛筆上取下，這樣便得到了一個螺旋線圈。

另取銅片、鋅片各l小塊，泡沫塑料一塊，見圖3．17－5，將線圈置於泡沫塑料上，線圈的兩頭分別與銅片、鋅片連接。然後，把這一裝置放入盛有鹽水（或醋）的杯中，讓它浮在液面上。這時你可以看到線圈管的軸線總是指著南北方向。不管你怎樣改變它的指向，它都會恢復南北指向的位置，猶如一架指南針。

這是由於插在鹽水中的鋼片、鋅片形成化學原電池，原電池產生的電流流過螺旋線圈會產生磁場，使螺旋線圈兩端顯示不同的磁極，所以線圈就會像指南針一樣指示方向了。

電磁場由近及遠的擾動的傳播形成電磁波

隨時間變化著的電磁場。時變電磁場與靜態的電場和磁場有顯著的差別，出現一些由於時變而產生的效應。這些效應有重要的應用，並推動了電工技術的發展。

M.法拉第提出的電磁感應定律表明，磁場的變化要產生電場。這個電場與來源於庫侖定律的電場不同，它可以推動電流在閉合導體回路中流動，即其環路積分可以不為零，成為感應電動勢。現代大量應用的電力設備和發電機、變壓器等都與電磁感應作用有緊密聯繫。由於這個作用。時變場中的大塊導體內將產生渦流及趨膚效應。電工中感應加熱、表面淬火、電磁遮罩等，都是這些現象的直接應用。

繼法拉第電磁感應定律之後，J.C.麥克斯韋提出了位移電流概念。電位移來源於電介質中的帶電粒子在電場中受到電場力的作用。這些帶電粒子雖然不能自由流動，但要發生原子尺度上的微小位移。麥克斯韋將這個名詞推廣到真空中的電場，並且認為；電位移隨時間變化也要產生磁場，因而稱一面積上電通量的時間變化率為位移電流，而電位移向量D的時間導數（即дD/дt）為位移電流密度。它在安培環路定律中，除傳導電流之外補充了位移電流的作用，從而總結出完整的電磁方程組，即著名的麥克斯韋方程組，描述了電磁場的分佈變化規律。

電磁輻射麥克斯韋方程表明，不僅磁場的變化要產生電場，而且電場的變化也要產生磁場。時變場在這種相互作用下，產生電磁輻射，即為電磁波。這種電磁波從場源處以光速向周圍傳播，在空間各處按照距場源的遠近有相應的時間滯後現象。電磁波還有一個重要特點，它的場向量中有與場源至觀察點間的距離成反比的分量。這些分量在空間傳播時的衰減遠較恒定場為小。按照坡印廷定理，電磁波在傳播中攜有能量，可以作為資訊的載體。這就為無線電通信、廣播、電視、遙感等技術開闊了道路。似穩電磁場時變場中不同於靜態場的上述一些現象，其顯著程度都與頻率的高低及設備的尺寸緊密相關。按照實際需要，在容許的近似範圍內，對時變場的部分過程可以當作恒定場處理，稱之為似穩電磁場或准靜態場。這種方法使分析工作大為簡化，在電工技術中是行之有效的方法，已為人們所廣泛採用。

時變電磁場還可以進一步分為週期變化的交變電磁場及非週期性變化的瞬變電磁場。對它們的研究在目的上和方法上有一些各自的特點。交變電磁場在單一頻率的正弦式變化下，可採用複數表示以化簡計算，在電力技術及連續波分析中應用甚多。瞬變電磁場又稱脈衝電磁場，覆蓋的頻率很寬，介質或傳輸系統呈現出色散特性，往往需要採取頻域、或時序展開等方法進行分析。

一項新研究發現，電腦、印表機及其他辦公設備產生的“電子煙霧”(即電磁場、電磁輻射)，可能使員工置身於污染物和細菌水準更高的工作環境中。由英國倫敦帝國理工大學完成的這項新研究，調查了在工作中因長時間使用電子設備而產生頭痛等健康問題的員工。儘管老闆們對此很不屑，但新研究表明，這些電磁場會損害健康。

人們對“電子煙霧”可能對健康產生危害的擔心由來已久。去年，英國牛津兒童癌症研究中心報告說，居住在距離高壓線200米範圍內的兒童罹患白血病的危險，比那些居住在距離高壓線600米開外地區的孩子高69%。家電和辦公設備產生的低壓，也會產生同樣的影響。

倫敦帝國理工大學的基斯·牙米森，繪製出了典型辦公室的電磁場圖。他說：“電磁場對空氣具有很大的影響，人們的皮膚和肺也會受到電磁場的影響。電磁場會增加人體內的毒素量，污染物的危險和感染的危險隨之增加。”

從科學的角度來說，電磁波是能量的一種，凡是能夠釋出能量的物體，都會釋出電磁波。

電與磁可說是一體兩面，變動的電會產生磁，變動的磁則會產生電。電磁的變動就如同微風輕拂水面產生水波一般，因此被稱為電磁波，而其每秒鐘變動的次數便是頻率。當電磁波頻率低時，主要藉由有形的導電體才能傳遞；當頻率漸提高時，電磁波就會外溢到導體之外，不需要介質也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。舉例來說，太陽與地球之間的距離非常遙遠，但在戶外時，我們仍然能感受到和煦陽光的光與熱，這就好比是「電磁輻射藉由輻射現象傳遞能量」的原理一樣。

電磁輻射是傳遞能量的一種方式，輻射種類可分為三種：

游離輻射

有熱效應的非游離輻射

無熱效應的非游離輻射

基地台電磁波絕非游離輻射波

正像人們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見空氣一樣，人們也看不見無處不在的電磁波。電磁波就是這樣一位人類素未謀面的“朋友”。電磁波是電磁場的一種運動形態。 在高頻電磁振盪的情況下，部分能量以輻射方式從空間傳播出去所形成的電波與磁波的總稱叫做“電磁波”。在低頻的電振盪中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去。然而，在高頻率的電振盪中，磁電互變甚快，能量不可能全部反回原振盪電路，於是電能、磁能隨著電場與磁場的週期變化以電磁波的形式向空間傳播出去。電磁波為橫波。電磁波的磁場、電場及其行進方向三者互相垂直。電磁波的傳播有沿地面傳播的地面波，還有從空中傳播的空中波。波長越長的地面波，其衰減也越少。電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續傳播。中波或短波等空中波則是靠圍繞地球的電離層與地面的反復反射而傳播（電離層在離地面50～400公里之間）。振幅沿傳播方向的垂直方向作週期性交變，其強度與距離的平方成反比，波本身帶動能量，任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。其速度等於光速（每秒3×10¹⁰釐米）。光波就是電磁波，無線電波也有和光波同樣的特性，如當它通過不同介質時，也會發生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。在空間傳播的電磁波，距離最近的電場（磁場）強度方向相同和量值最大兩點之間的距離，就是電磁波的波長。電磁波的頻率γ即電振盪電流的頻率，無線電廣播中用的單位是千赫，速度是c.根據λγ=c,求出λ=c/γ。

電可以生成磁，磁也能帶來電，變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分離的統一的場，這就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波，所以電磁波也常稱為電波。1864年，英國科學家麥克斯韋在總結前人研究電磁現象的基礎上，建立了完整的電磁波理論。他斷定電磁波的存在，推導出電磁波與光具有同樣的傳播速度。1887年德國物理學家赫茲用實驗證實了電磁波的存在。之後，人們又進行了許多實驗，不僅證明光是一種電磁波，而且發現了更多形式的電磁波，它們的本質完全相同，只是波長和頻率有很大的差別。按照波長或頻率的順序把這些電磁波排列起來，就是電磁波譜。如果把每個波段的頻率由低至高依次排列的話，它們是工頻電磁波、無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線及r射線。

用的波長在10～3000米之間，分長波、中波、中短波、短波等幾種。傳真（電視）用的波長是3～6米；雷達用的波長更短，3米到幾釐米。電磁波有紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等。各種光線和射線，也都是波長不同的電磁波。其中以無線電的波長最長，宇宙射線的波長最短。

無線電波3000米～0.3毫米。

紅外線 0.3毫米～0.75微米。

可見光0.7微米～0.4微米。

紫外線 0.4微米～10毫微米

X射線10毫微米～0.1毫微米

γ射線 0.1毫微米～0.001毫微米

宇宙射線小於0.001毫微米

廣義的電磁輻射通常是指電磁波頻譜而言。狹義的電磁輻射是指電器設備所產生的輻射波，通常是指紅外線以下部分。

電磁輻射危害人體的機理主要是熱效應、非熱效應和積累效應等。

人體內70%以上是水，水分子受到電磁波輻射後相互摩擦，引起機體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作。

人體的器官和組織都存在微弱的電磁場，它們是穩定和有序的，一旦受到外界電磁波的干擾，處於平衡狀態的微弱電磁場即將遭到破壞，人體正常迴圈機能會遭受破壞。

熱效應和非熱效應作用於人體後，對人體的傷害尚未來得及自我修復之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會發生累積，久之會成為永久性病態或危及生命。對於長期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也會誘發想不到的病變，應引起警惕！

各國科學家經過長期研究證明：長期接受電磁輻射會造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、血壓異常、皮膚產生斑痘、粗糙，甚至導致各類癌症等；男女生殖能力下降、婦女易患月經紊亂、流產、畸胎等症。

關於電磁場對人類產生的主要災害性影響根據醫學界相關的研究報考，磁場會使人體產生嚴重的危害性病變和思維的延續變化。如果人類長期生活在強磁場範圍內，會導致內分泌紊亂失調，大腦也會產生不正常的延續思維，會誘發人體的某些潛能和特殊的功能變化，也會誘發癌症。在大都市中，由電網和通訊網絡產生的不同頻段的電磁波輻射，已經給人類帶來了諸多不利因素。它主要包括的範圍如下：

（1）50赫茲範圍內的低頻網路磁波干擾。

（2）由無線電臺和電視臺所產生的高頻干擾。

（3）電子工業中頻設備的磁波干擾。

（3）家用電器的電磁輻射。

（4）手機無線電通信的電磁輻射。

（5）來自宇宙空間的電磁輻射。

（6）不同區域間的強地磁影響。

（7）電力工具的磁場干擾。

（8）用於機加工設備的電磁影響。

（9）有線通信網路的電磁輻射。

（10）超高頻微波設備的電磁輻射。

（11）衛星通信的磁波干擾。

（12）發電廠的高壓輸電系統網路。

（13）高頻工業設備的電磁輻射。

（14）由軍用的雷達系統以及軍用無線電設備產生的電磁波輻射。

（15）由民用通訊設備產生的磁波輻射。

……

人類社會正在遭受著多種電磁波輻射災害，而這種災害是無法看到的一種潛在的破壞性因素，它將導致人類的腦思維系統產生超越常規的病態和不健康的心態、精神失常、性情暴躁、內分泌失調、煩躁多夢、疑神疑鬼、心悸不安。在這種情況下也極易產生不正常的肢體舉動。比如在夜間，人類大腦會產生比較特殊的夢境聯想狀態，像性愛的夢遺、恐怖的夢境、已故親人的托夢、兇殺與暴力、發財與死亡、穿越時空等等夢中的聯想。

當前，人類對於電磁輻射影響的成因還不太瞭解。當人的大腦長期處於強電磁場輻射下，會導致意念思維的深度延續，而各種非正常的感覺意識會對人體產生侵害。不論是在正常的生活中還是在休眠時都會產生錯覺，導致兇殺、械鬥、暴力等。同時，人類社會的文明也會遭受現代科技成果的巨大影響。由於天然的空間磁場存在，才給人類帶來了生命的福音，自然界中的生物也才能繁衍下去。然而，由於社會的進步、現代科技的高速更新，隱形的非自然性災難也正在逐步向人類走來。非分的遐想、精神病的暢想、病毒的轉基因、物種的滅絕、超越自然的事件、難以根除的病因等等因素，已經促使人類一步步走向滅亡。

不同頻率的電磁輻射對人的身體會產生不同的影響，比如，醫學中的磁療方法能夠使人的病態得到好轉，也能夠增強人體的抗疾病能力。同時，宇宙空間的磁場也可促進生命的延續與進化，地球一旦失去了磁場效應，這個世界也就不復存在了。磁場維持生命細胞分子進行化學作用的正常反應，用以保持細胞電位的穩定變化，使人類的機體能夠正常運行。如果在外界的磁場強度高於人體能夠適應的磁場的，人體的細胞就會發生生物電場的非規律性演變，會導致人體局部產生病灶。然而，生活在現代社會中的人們還不知道電磁場的干擾危機，但是，它已經悄悄來臨，來干擾人類的大腦了。而最關鍵的就在於現代的科學技術給人類帶來的負面影響已經普遍、逐漸地深入到我們的生活當中，如果人類再不警醒，科學的進步將給人類帶來不可挽回的嚴重後果。這主要包括噩夢引發下的心肌功能改變、腦功能的潛在思維影響以及臟腑機能微量變化等等。

1）如果工作在強大的磁場區域間，應儘量避免接觸或遠離磁場源，最好的方法是建造防磁場輻射干擾的無磁場區域空間建築。

（2）凡是經常接觸強磁場輻射源的，應當定期進行人體健康檢查，並形成短期的迴圈換班制度。

（3）無線電通訊設備不能長期攜帶在身體上，不用時則應當與人體保持一定的距離。

（4）儘量少用或不用無線電通話，以防電磁輻射給人體帶來不必要的影響。

（5）減少家用電器的使用，要勤動手，多活動。

（6）在欣賞音樂時，應當避免長時間頭戴耳機。

（7）不要濫用磁療設備，要遵醫囑。

（8）遠離無線電發射裝置以及強磁場的區域範圍。

（9）居民住宅應當避開高壓輸電網絡，最低間距應當在300米以外。

（10）建設強大的電磁波發射場地應當遠離居民區，其間距不得低於5000米。

我們知道，人體的磁場干擾試驗已有科學的定義，癌症、不明的病因、機體過早衰退、生物基因轉變、大腦思維突發性延伸等等，我們必須重視電磁輻射給人類帶來的病痛。然而，人世間的那些超自然現象，不也是強磁場的輻射干擾在作祟嗎？城市電網設備“星羅棋佈”使人的大腦神經處於強磁場下的思維意識延伸，導致神奇的夢中幻影，這也會使人在靜態下產生一種跨越時空的超自然感覺。回歸大自然，遠離繁華喧鬧的大都市，這才是人類的最終歸屬。

民間所傳說的那些離奇怪事，其實也都是由萬有電磁場力和萬有引力所造成的。自從人類發現了物質的原子結構，“電與磁”也就奠定了一切物質的力場基礎，任何物質都逃脫不了場力的作用。宇宙空間的磁場力、引力、離心力等，都存在物質最小原子的運動結構方式。合理利用電磁能源的開發，關係到人類的繁衍，這也是大自然賦予人類生存的最佳動力源。關於夢析的解釋很多很多，迷信的東西不能再謬種流傳。磁場的干擾、人類思維的不斷延伸製造了人類生命延續過程中種種自然科學難以解答的奇異謎團。