Question

怎样放大电磁波

比如我已经制做出一个电磁波发生器了。但是电磁波太弱。我怎样才能在电源电压不变的情况下放大这个电磁波？用什么元件或者什么原里？请祥细点。谢谢。真的很急。。谢谢啦。。

Answer 1

电磁波

electromagnetic wave

电磁场的一种运动形态，这种运动以有限速度（即光速）在空间行进。由于交变场中电场和磁场互相依赖而同时存在，所以电磁波也常称为电波。

运动规律 1864年，J.C.麦克斯韦建立了关于电磁场的方程组，首次从理论上预言了电磁波的存在，同时提出光的电磁波理论。实践表明，电磁波的运动规律可由麦克斯韦方程组描述。

麦克斯韦方程组包括两个散度关系和两个旋度关系。如果只考虑随时间变化的场，那么在承认电荷守恒的前提下，利用矢量恒等式墷·墷×A呏0，就可从两个旋度关系导出媆(墷·B)/媆t=0和 媆(墷·D-ρ)/媆t=0。因而两个散度关系只是对初值的一种限制。

假定所考虑区域中的媒质是均匀的、各向同性的，而且是不导电的，并假定在这个区域中不包含场源，则两个旋度方程可以写为

墷×E=-μ媆H/媆t， (1)

墷×H=ε媆E/媆t。 (2)

上面两个式子表明，变化的磁场产生电场，而变化的电场（即位移电流）又产生磁场，如此不断反复，便在空间形成电磁波。这里可以明显地看出，位移电流的概念是建立电磁波理论的前提。

为了将问题进一步简化，现在考虑平面波这一特例。图1表示按正弦函数变化的平面波。假定电场是在x方向(Ey=Ez=0),并且在xy平面上场的强度为常量（即媆Ex/媆x=媆Ex/媆y=0）,那么,根据旋度方程,在磁场的三个分量中就只有Hy(Hx=Hz=0)。于是，麦克斯韦方程组(1)和(2)简化为下列形式

(3a)

(3b)

消去Hy，并以v2代表με，就得到

。 (4)

如果消去Ex，对Hy也得到同样形式的方程。这正是物理学中人们所熟知的波动方程。从这个结果，很自然地引出电磁现象是一种波动过程的预言。

图1中表示在不同时刻（相隔T/4，T为周期）正向平面电磁波的场分布。在某一固定时刻观察波在空间（z方向）的场分布,电场E和磁场H都是位置 z的正弦函数；如在不同时刻观察波在某一固定点(z=l)的场分布,则电场和磁场随时间的变化(即振荡)也是正弦函数。这样，在一段时间内观察整个空间中的场分布，电场和磁场就像是 z方向运动的正弦波形。图中λ为波长。

波动方程(4)中的系数 v =(με)½代表电磁波的速度。在自由空间,或近似地在空气中,v0=(μ0ε0)。在麦克斯韦以前,(μ0ε0)已经作为一个自然常数出现在电磁学的理论和测量问题中，它的值等于电磁系单位电荷与静电系单位电荷之比。当时很多电磁学家，包括麦克斯韦本人,都曾计算过这种数值:W.E.韦伯得3.1074×108米/秒；麦克斯韦得2.88×108米/秒；W.汤姆孙（即开尔文）得2.82×108米／秒。另一方面,空气中的光速测量也得到若干数据：A.H.L.斐索得 3.14×108米／秒；J.B.L.傅科得2.98×108米／秒……。比较(μ0ε0)的数值和光速,两者基本一致,其偏差是在当时的测量误差范围内，因而有理由认为电磁波的速度v0=(μ0ε0)恰好等于光速с。由于确定(μ0ε0)的方法和确定光速的方法是独立的、彼此无关的，因而两者的相等不能看成是偶然现象。麦克斯韦正是根据这一事实，提出了光是电磁波的假说。

根据光的电磁理论，除空气外，对于其他媒质，速度

v=(εμ)=c(εrμr)，

εr=ε/ε0， μr=μ/μ0。

在光学中，n=с/v称为折射率。如果不考虑铁磁材料,μr都接近于1，所以，从光的电磁理论得到

。 (5)

这是麦克斯韦最早导出的一个重要公式，也是光的电磁理论的一个重要基础，它联系了媒质在电学方面的基本参数 εr和媒质在光学方面的基本参数n。在麦克斯韦提出光的电磁理论时，他发现根据式(5)算出的n和光学方法测得的折射率有不小的偏差,因此,他认为自己的理论还需作很大的改进，以便从媒质的电学特性导出其光学特性。不过，这个困难后来却很容易地得到了克服。这是由于εr在高频时的值并不等于它在静态或类稳态时的值，将εr随频率变化的效应考虑在内，那么联系电学特性和光学特性的基本公式(5)就与实际相符合。

赫兹实验 1887年，H.R.赫兹首先用实验方法证实了电磁波的存在。赫兹在他所著《电波》的序言中写道，对电磁波现象的了解，不可能单纯从理论的推理得到。他还写到，他的“实验目的是为了验证法拉第、麦克斯韦理论的基本假说，而实验所得到结果，则是证实了这一理论的假说”。

赫兹用电感和电容充放电的高频振荡，成功地产生了电磁波。他的接收器是一个开路的导线回路，其一端是黄铜制的圆头，另一端是尖细的铜丝。当接收端出现微弱的电火花时，就可知检测到了从发射器射来的电磁波。赫兹还用放大尺寸的方法模拟各种光学设备，以便于将电磁波聚焦，确定其极化方向，使波发生反射和折射，进行干涉、衍射，形成驻波，测量其波长……等等。 (见彩图)

赫兹的实验不仅证实了电磁波的存在，而且从实验方面显示了光和电磁波的同一性。

电磁波谱 不同频率（或波长）范围的电磁波具有不同的物理特性。电磁波的整个频率（或波长）范围称为电磁波谱或频谱（图2）。它包括以下一些频段（或波段）,其大致的频率范围如下:工业电和无线电波为10～109赫；微波为109～3×1011赫；红外线为3×1011～4×1014赫可见光为3.84×1014～7.69×1014赫；紫外线为8×1014～3×1017赫；X射线为3×1017～5×1019赫；γ射线约1018～1022赫以上。

就相对频宽来说，可见光是一个很窄的频段。微波和X 射线都比可见光的相对频带宽。如果用对数坐标来表示电磁谱,并且用1厘米和1埃分别代表微波和X射线的波长量级,那么可见光（波长约短于1微米）就恰好落在微波和X射线的正中，从微波到可见光和从可见光到X射线，波长或频率都大致差4个量级。

自然界中的电磁辐射覆盖从无线电波到γ射线的整个电磁谱。就非相干电磁辐射来说，从红外到X 射线的各种人工光源都已齐备。用人工方法产生整个电磁波谱的相干辐射，是物理学和电子学的主要发展趋势之一。由于20世纪60年代激光器的发明以及70年代相对论性电子学的技术突破(包括回旋管的发明)，人工相干光源已经覆盖了从微波到紫外线的宽广的电磁波谱。目前，开拓和占领电磁波谱的研究正在推向相干X射线和γ射线。

传播特性 ①传播常数、波阻抗和能流矢量。波动方程(4)中所包含的系数，即速度 v,是波动现象的一个特征参数。如前所述，波动现象的另一个基本特征参数是频率v（单位赫）,即每秒内的振动次数；相应的时间周期，即每次振动所经过的时间，T=1/v。从速度v和频率v可以确定波长：λ＝v/v。为了分析的方便，经常引用角频率的定义,即ω＝2πv＝2π/T。与此相应,波数(即传播常数)定义为k＝2π/λ，式中λ为波长。如把波的前进方向上的单位矢量定义为n，则kn即k，称波矢或波数矢。

这样，波动方程 (4)的解，即波函数，就可以写为f(ωt±kz)，f代表任意函数，(-)和(+)号分别表示沿z轴传播的正向波和反向波。从λ=v/v，v=(με)得到下列关系式

(6)

波动方程(4)包含了速度v，因而,对于给定的ω，隐含了波数 k。但波动方程没有显示出电磁波的另一个主要特性，即电场强度和磁场强度有确定的比值。这个比值称为波阻抗,它可从麦克斯韦方程组本身,或它的一维简化形式(3a)、(3b)导出。方程组(3a)、(3b)表明，在均匀无界媒质中,电磁波是一种横波,即电场和磁场位于传播方向的横截面内，而且电场和磁场又互相垂直。分别将电场E和磁场H表示为波函数,即变量(ωt±kz)的函数，代入式(3a)或式(3b)，就导出波阻抗的公式

。

自由空间的波阻抗等于

(7)

对于其他媒质，波阻抗可以表示为 。波阻抗是一个有用的基本概念，最早是从电路分析中引出的，以后在声学中用来表示压力与流量之比。这个概念又推广到电磁波理论的领域，用来表示电场强度与磁场强度之比。

电磁波的运动意味着能量沿z方向流动。用S表示在z方向单位时间内通过每单位面积的能量,从麦克斯韦方程组并利用能量守恒定律可以导出

s=E×H。 (8)

s称为能流密度矢量，或坡印廷矢量；方程(8)既表明了能流与电场强度和磁场强度的数量关系，同时也表明了三者互相垂直的方向关系（图3）。

② 电磁波的传输线表述。电磁场理论的现代发展趋势之一是用统一的观点处理电路（包括分布参数电路，即传输线）的问题和场的问题。利用傅里叶方法，可以将普遍的交变场变换为许多简谐交变场的叠加或积分。这样，问题就简单地归结为简谐交变场的求解。引入复量法（用复量代表简谐函数），对于简谐波来说，就将对时间 t的微分运算化为代数运算，即；利用这个代换,并利用公式式(3a)与式(3b)化为下列形式

(9a)

(9b)

这两个方程和传输线方程具有完全相同的形式。为了和传输线相比，人们甚至可以将均匀平面波的电场和磁场分量Ex、Hy分别换写成电压和电流的通用符号V和I。从量纲来看，这种代换也是合理的。电场强度和磁场强度的单位分别为“伏／米”和“安／米”。

电磁波的传输线表述，能够将原来复杂的场问题归结为熟知的传输线问题来求解。这种表述已经广泛地用于现代波导理论，而且发展到光纤理论的领域。

参考书目

S. A.Schelkunoff, Electromagnetic Wαves, D.Van Nostrand Co., New York, 1943.

黄宏嘉著：《微波原理》,第1、2卷，科学出版社,北京，1963、1964。

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电磁波

electromagnetic wave

电磁场的一种运动形态。它以交变的电场和磁场相互作用、相互依赖而存在，是电场和磁场的波动运动。这种运动的能量，以光速在空间或以小于光速的速度在有限区域中传播。电磁波的波动性还表现在：在媒质交界面上的反射与折射；在障碍物后的绕射；以及互相干涉等。电磁波除波动性外还有粒子性，后者对无线电频率往往可以忽略。

1864年，J.C.麦克斯韦全面总结了电磁学的基本规律，提出了麦克斯韦方程组(见电磁场基本定理)，首先预言了电磁波的存在，并提出光的电磁波理论。1887年，H.R.赫兹用实验证实了电磁波的存在。20世纪以来，电磁波的理论和应用不断取得重大成就，包括无线电技术、微波技术和70年代发展起来的光波导技术的成就，使电磁波成为人类传递信息和能量的最重要形式之一，使通信(包括卫星通信、光纤通信)、广播、电视、遥控、遥测、遥感、雷达、无线电导航、制导等得以实现；并成为探索宇宙空间和研究微观世界的重要途径。

电场强度E 和磁场强度H在垂直于电磁波传播方向上的分量之比称为波阻抗。横电磁模（见电磁波模式）的波阻抗仅与所在媒质的参数有关。

电磁波的运动意味着能量的流动。规定能流密度矢量(或坡印亭矢量)S为垂直于运动方向的单位面积上流过的功率，S＝E×H。

对于随时间简谐变化的电磁波，其每秒内的振动次数称为频率f（单位：赫）,ω =2πf 称为角频率；根据电磁波传播速度v可以确定其波长λ＝v/f，相应地规定传播常数（即波数）k=2π/λ。不同频率（或波长）范围的电磁波具有不同的物理特性。电磁波的整个频率范围称为电磁谱(见彩图)。

电磁波的三种基本传播形式(均匀无界媒质)是平面波、柱面波和球面波。平面波由无限大平面源激发，其波前（等相位面）是平行平面簇；柱面波由无限长直线源激发,其波前是同轴圆柱面簇；球面波由点源激发,其波前是同心的球面簇。它们的场强在远离波源处与距离的关系分别为。式中，z、ρ 分别为前两种情况下观察点到波源的垂直距离;r为球面波到观察点的距离。远离场源处的柱面波或球面波的局部波前接近于平面波。

电磁波的E和H 在无源情况下都满足齐次矢量波动方程。平面波、柱面波、球面波就是波动方程在直角、圆柱、球坐标系中的特解。每种形式的波都可以表示为另一种形式的一簇波。例如，柱面波可表示为无数沿不同方向传播的平面波之和。

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电磁波

electromagnetic wave

变化电磁场在空间的传播。与弹性波不同，电磁波的传播并不依赖任何弹性媒质，它靠的是电磁场的内在联系和相互依存，即变化的磁场激发有旋电场、变化的电场（位移电流）激发磁场，因此，电磁波在真空中也能传播。电磁波的传播速度等于光速，光就是一种电磁波。无线电波，红外线，可见光，紫外线，X 射线，γ射线等构成了不同频率和波长的电磁波谱。电磁波的传播伴随着能量和动量的传播，这不仅是电磁波的重要性质，也为电磁场的物质性提供了证据 。电磁波是横波，其电矢量、磁矢量和传播方向构成右手螺旋。作为一种波动，电磁波有自身的反射、折射、散射以及干涉、衍射、偏振等现象。电磁波及其一系列性质是麦克斯韦电磁场理论的预言，已为包括赫兹实验在内的大量实验所证实。

[编辑]补充
电磁波是什么

正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。 电磁波是电磁场的一种运动形态。电可以生成磁，磁也能带来电，变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，所以电磁波也常称为电波。 1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度。 1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。之后，人们又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话，它们是无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及r射线。

电磁辐射

广义的电磁辐射通常是指电磁波频谱而言。狭义的电磁辐射是指电器设备所产生的辐射波，通常是指红外线以下部分。

电磁辐射对人体有的伤害

电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和积累效应等。

热效应：人体内70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互磨擦，引起机体升温，从而影响到身体其他器官的正常工作。

非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁波的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏，人体正常循环机能会遭受破坏。

累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态或危及生命。对于长期接触电磁波辐射的群体，即使功率很小，频率很低，也会诱发想不到的病变，应引起警惕！

各国科学家经过长期研究证明：长期接受电磁辐射会造成人体免疫力下降、新陈代谢紊乱、记忆力减退、提前衰老、心率失常、视力下降、血压异常、皮肤产生斑痘、粗糙，甚至导致各类癌症等；男女生殖能力下降、妇女易患月经紊乱、流产、畸胎等症。

随着人们生活水平的日益提高，电视、电脑、微波炉、电热毯、电冰箱...等家用电器越来越普及，电磁波辐射对人体的伤害越来越严重。比如电热毯是使用最广与人体接触最近、接触时间最长，对人体危害最严重的家用电器。现在人们在用的绝大多数电热毯电磁波辐射强度超过国家标准20～100倍，对人体健康的伤害极为严重，应引起人们的注意！

跑跑卡丁车中的道具---电磁波

效果：发射电磁波，让所有漂在队员头顶上的飞碟消

Answer 2

收音机里就有这个电路，可以直接拿来用。第一步调频，第二步就是放大。
利用三极管先将电流放大,另外可以加大电磁波的频率,它的能量就要大一点,信号就会强一些

Answer 3

收音机里就有这个电路，可以直接拿来用。第一步调频，第二步就是放大。

Answer 4

利用三极管先将电流放大,另外可以加大电磁波的频率,它的能量就要大一点,信号就会强一些

Answer 5

最根本的是要增大发射功率，象电台的那种发射装置。