余启洪   教授级高工         

 

当今世界对电的应用十分广泛，已经深入到各行各业中，人们的生活工作也机手离不开它，尽管如此，但人们对电的神秘感仍然存在，於是，便凭自己的认知和想像，讲述和传播着电的种种传闻，近年，电磁辐射就成了头等新闻，往往成了人们的心结，争论颇多。

本讲试图用通俗的语言，科学的方法解释电和电磁波，以求尽可能地解开这个心结。

人类在发明了电和电报以后，就有了电力、输电和无线电。电磁波即无线电波，简称电波，它是电的一种形式。

电的存在形式有：电荷、电流、电波和射线几种，前二者是动静之别，动了就成流；中间二者区别在於传播方式，电流需在导体中传导，而电波可在空间介质传播；后二者都是电波，但射线能使肌体细胞产生电离面造成伤害。

电和电波是看不见的，我们如何来判别是那种形式呢？大家知道，电流、电压、电阻和电功率是电的主要参数，但是，频率才是电的根本特征，只有频率范围确定后，上述参数才有意义。电的频率从零到极高，不同频率的电的特性各不相同，甚至差异具大！

什么是频率？当电流的方向反复变化时称交变电流，简称交流电，单位时间内方向变化的次数就称频率，用f表示，每一个正负变化周期的长度称波长，用λ表示，当光速ν每秒30万公里时有如下关系式：f·λ=ν

频率和波长是反比关系，频率的计量单位是Hz（赫兹）。

下边给出不同频率时电的称谓、基本特性和用途：

f =0称直流电，用於电镀、电解等。

f <30Hz称次声频，某些动物靠它联络。

f =30～20KHz称声频，人耳听觉范围。

f>20KHz称超声频，用於金属探伤、医疗、导航等。

f在105～1011Hz称电磁波，用於各种广播、通信、电视、雷达等。

f在1011～1014Hz称红外线电磁波。

f在（0.79～30）·1015Hz称可见光电磁波。

f在1015～1017Hz称紫外线电磁辐射。f在1017～1021Hz为X射线，Y射线。

以上各种f的电中，低频率的电流以导线为传导，电波微不足道。高频率的电流以空间电波辐射为主，它们间没有截然分界线。频率很高的紫外线及其以下的电磁波，我们称之为非电离辐射电磁波，因其光子能量太微弱，不足以使细胞电离。频率极高的X射线、Y射线，具有足够的光子能量使肌体细胞电离，形成确定的健康危害。

下边我们重点研究电磁波如何生成以及生成的条件等。

在电荷周围各点，存在着对电荷的作用力，就说电荷周围有电场，这个场是由电荷场源产生的，场是物质存在一种形式。如果电荷移动成了电流，电流除了有电场之外还有磁场，磁场是空间存在的一种特殊形态物质。以上所讲静止电荷的电场和恒定电流的磁场，其场源和场量都不随时间变化的称恒定场，恒定场的特点是电场、磁场各自独立存在，各自影响自已的场区，而可以分别考虑。

当场源随时间变化，产生的电场、磁场也随时间变化，称时变电磁场，此时的电场和磁场不再相互独立，而是相互交链依存，互相激励转化，即变化的电场能产生变化的磁场；变化的磁场会感生变化的电场，使电场磁场不可分割地成为统一的电磁现象。

请注意：导线中时变电流产生的磁场是在空间的，这空间变化的磁场感生的电动势和电流形成的电场也在空间，产生空间电场的电流称为“位移电流”，这就是电磁波生成最根本的要素，也是伟大科学家麦克斯韦最重要的贡献！

位移电流及导线电流有着相同的特性，会在电介质产生热效应，但不产生焦耳热损耗，但在空间移动，这时，即使将产生过时变电磁场的场源撤去，成了自由空间，原有变化的电、磁场之间仍在相互激励，相互转化，并将这种激励和转化以有限速度向前传播，形成了电磁波动。

因此，电磁波辐射可以定义为：时变电磁场的能量，可以脱离场源，以电磁波的形式在空间中向远处传播，不再返回场源。

电磁辐射是一种特殊的电磁现象，是电磁场的一种运动形态。其产生的必要条件是：在时变电磁场条件下，有足够的位移电流存在。

充分条件是：*电磁波的波长和辐射电路的几何尺寸可比拟时；

*电路开放，而非在封闭的条件下，即存在天线效应。

有一个明显的事实：在条件相同的情况下，电磁波频率越高，位移电流值也越大，辐射也越强，所衍生的能量越大，这也就印证了上面条件所述的情况。

世上没有绝对的事，电磁波产生的条件也是相对的。当频率很低时，就算有足够的能量，时变电磁场所激发的位移电流值极有限，电磁波辐射难以形成；同时波长太大，根本不可和辐射电路的几何尺寸相比拟；再加上如果电路封闭，即不是专为辐射电波而设的天线，就可以认为电磁辐射极微，或者称无有效的电磁辐射。

在实际应用上，数拾千赫频率如载波电话，也是用导线传输的，一百千赫频率时波长三千米，可有超长波的天线在工作，只有在此以上的频率，才较为符合辐射电磁波的条件，主要工作在电波状态。以上讲明：不是所有的电都能有效地辐射电磁波！切记：它和电压高低、能量大小没有关系。

不是所有的电磁波都是有害的，人类本来就生活在天然和人造的电磁波环境中，超脱不可能，害怕也不现实，我们只有拿规定的安全限值说事，低于限值者无碍。人类只有科学地认识和利用电磁波，驳架它使之为我们服务才是根本。正如X光辐射可致肌体细胞电离有害，但人们仍用它来治病；快捷交通真好，但交通事故也会伤人的辩证法。

关于电磁波辐射对健康的影响如何，每个人都可以根据上面的条件，用下边的方法作科学分析而不是人云亦云：

1、   先从电的频率看它存在的形式及影响。

低频率电流是在导线中传导的，电磁波微不足道，只有电场感应和磁场感应，在规定的限值之下是无害的。高频率电流以电波方式在空间传播，对非电离电磁波的结论是未见有害影响。极高频的致电离电磁波，存在使肌体细胞电离的有害影响。以上是世界卫生组织（WHO）明确的结论。

2、   再从剂量决定影响的程度。

如电磁波场源的强弱，离电磁场源的远近，屏蔽的情况如何，接触辐射时间的长短等，都影响着接受辐射的剂量，这和规定限值又是相辅相承的。总之，科学分析和客观对待，才是应有的态度。

在人们日常工作和生活中碰到的各种电磁波应用开列如下：

*医学应用：X光透视健康检查、肿瘤治疗、CT等显像诊断，微波理疗促进血液循环等。

*信息传递：各种波段的通信，移动通信、手机，卫星电话，对讲机。广播、电视发射台、中转台等。

*目标探测：各种波段雷达、导航、遥感等。

*感应加热：电磁炉、高频淬火、熔炼、焊接、割切等。

*介质加热：微波炉、微波干燥机，塑料热合机等。

*军事应用：电子战，电磁战，电磁武器等。

还有各种生活电器、办公电器等，都能产生电场感应、磁场感应和电磁波辐射，可见人们和电场、磁场和电磁波密不可分，它们对健康的影响仍可按上述方法具体分析。

实用上，对致电离的电磁辐射，要严控制剂量，达目的即可，不可多受；对非电离电磁波，要离开场源强大的地方，注意剂量，，勿超过身体的代谢功能即可。对于一般居民，现实是难得碰上超过限值的电磁场感应和电磁波辐射的，不必慌张！其实，无知才是最大的心结，个别人他能悠然自得地享受着日光浴，却对频率和辐射量远低于日光的电器的电磁场和电磁波视如虎狼！也有人将电磁辐射当作：心血管病、癌变、不育、性功能下降等病的替罪羊，担误了最佳治疗时机!世界卫生组织从未认可这样的指控！

最后谈一下居民最为关心的：供电设施对健康的影响。最典型的误解是：   输电线路电压高、能量大，其电磁辐射影响居民的健康！

首先，电磁辐射和高电压、大功率毫无关系！电力部门所有设施都工作在50Hz的极低频率上，其波长达6000公里，它与辐射电磁波的输电线、变电站的尺寸根本不可比拟；变电站、输电线的电路不是开放的，它们根本不可能有效地辐射电磁波。它们只有电场感应、磁场感应，这些都属于感应场 ，随着距离的增加而迅速衰减，建筑中的墙和金属，是电磁场很有效的屏蔽材料。在限值超过很多的情况下，电场感应感到毛发直起而已，而磁场感应则感应发热，如人体及时代谢平衡了，也还是无碍的。

总之，人类无时不刻地生活在天然和人造的电磁环境中，通过对电磁波的科学分析和了解，正确监管和积极防护，人类应能在电磁环境中安居乐业，因为电与磁为人类发展所作的巨大贡献，人类是决不能离开它们的。

附上一则警言：美国物理学会执行董事罗伯特认为：目前全世界有一条完整的产业链，依赖着人们对电磁波危害的恐惧心理，成就了很多人的饭碗，那些生产、推销五花八门防辐射产品的企业和“专家”，会努力让这个话题历久常新。

警惕资讯痴呆症

                             刘大中    教授

电脑日益的普及和互联网的广泛应用,极大促进生产力的发展和生活方式的改变;然而, “物极必反”,专家提醒:

一、正在营造“空洞”的群体

那些上网等待他人及时回应的人,普遍具有自我迷恋、注意力短暂的倾向，他们像小孩子，需要不断引起他人注意和回应。这种众人参与的大型游戏会令使用者注意力下降，渴望得到即时满足。建立在虚拟世界的社会活动，只需用眼脑沟通，口语表达能力逐渐变差，形同痴呆。

二、网络改变记忆

哈佛大学威格纳教授：过度使用资讯工具的现代人，大脑记忆模式正被改变，人们往往记不住事物的实际内容，取而代之的是记住摄取资讯的方法和来源。经常使用智能手机者会逐渐丧失记忆电话号码的能力，包括亲密的家人、重要的客户、经常联系的对象，一旦手机故障或丢失，习惯依赖的大脑便丧失记住重要信息的能力。北京大学、四川大学、成都大学、中科院和美国佛罗里达大学的研究人员，为学生进行脑部核磁共振扫描，发现上网成瘾者大脑灰质出现萎缩，上瘾时间越长，萎缩越严重。此外，大脑内负责传递信息的白质改变，令其认知功能出现缺陷，易对互联网产生依赖，甚至出现长期功能障碍。过度上网的青少年脑部出现变异，影响视力、记忆力、决策力，也会削弱青少年的克制力，易生“不当”行为。

三、影响家庭生活

　　剑桥大学工程设计中心主任克拉克森指出：资讯科技是个好工具，但很多人使用时间过长，操作方法不当。研究人员对1250名成人和儿童查访，并请其中63个家庭记录他们使用资讯工具情况，过半家庭表示资讯科技已影响他们家庭的正常生活。专家呼吁：维系良好家庭关系，家人要积极主动交流谈心，父母宜少用电子邮件及社交网站，多陪孩子，共享天伦之乐。

四、小心“电脑脸”，谨防痴呆症

长期使用电脑，易见两颊松垮，额头眼圈出现皱纹，颈肌紧绷变短，日久松弛，出现

双下巴。眼盯屏幕，肩颈过劳，长此以久会引发旋转机群肌腱炎，导致“五十肩：。此外，在办公室电脑扎堆的环境里，扑面而来看不见“正离子”，开机状态下的静电，电磁波及辐射线，都影响着我们的肌肤。因此要确保经常屏幕除尘清洁，保持足够的距离，减少辐射产生的能量对身体伤害。上网前涂抹护肤液，经常给脸补水，多喝水；工作结束时洗脸洗手，放松皮肤。摄取补肝明目食物，如维生素Ａ和胡萝卜素，缓解眼睛疲劳；多喝绿茶及鲜果、菜汁，因为绿茶的茶多酚有很强的抗氧化作用，后者能清除体内毒素和废物。通常听讲“电脑病”是指“视频显示终端综合症”，表现为：滑鼠手（腕管综合病）、颈肩腰背酸痛、眼花及神经症状等。

建议：学会盲打，两手交替使用滑鼠，使用腕垫以减轻手腕压力。

为防“电脑脸”

1．降低使用电脑频率，每隔一小时活动一下身躯；

2．仰望天花板，脖子上提，伸展颈肌，防止颈脖松弛；

3．左右摇晃头部病保持几秒钟；

4．与屏幕保持40～50厘米距离，将屏幕放置正前方，勿俯视，要轻松平视屏幕；

5．美国研究认为：酸奶富含维生素B，抗辐射损伤，抑制辐射后人体淋巴细胞数目下

降，缓解工作压力及紧张心情。上班族饭后2小时喝杯酸奶，是上佳直选！