电磁学在日常通讯中的应用

摘要：电学与磁学在我国的高中就已经有所涉猎，在作为物理学科重要的知识组成部分的同时，电磁学在社会日益发展的今天有着越来越广泛的应用。医学上频谱治疗、EMF系统（电磁刀）甚至于激光、微波治疗的应用、军事上电磁对抗催生电子战、科研上利用强大的磁场使不同粒子对撞以研究粒子结构等、生活上我们收看电视、收听广播以及远程抄录水电气表以及手机通话等，这一切都与电磁学息息相关，本文就着重介绍电磁学在通讯中的应用及发展。

关键词：电磁学；应用；通讯

引言：

基于电池磁学实现的通讯技术的发展在短短的几十年间发生了天翻地覆的变化，从80年代之前还是手摇电话过度发展到90年代的程控电话，寻呼机更是如昙花一现般的产生和消失，前后寿命不足三年，直至今天应用普及的掌上电话也经历了2G、3G、4G网络通讯时代，目前也正积极探寻5G网络。

1.电磁学简介

1.1电磁学内涵

电磁学的内涵其中一种理解是将其分科来看，即研究电学和磁学，另外一种理解就是将其看作是一个整体，狭义上的是指研究电性和磁性之间的交互关系，电磁学的主要研究领域包括电磁波、电磁场等，在高中涉猎到的电磁学的知识主要包括：电厂、磁场、点电荷在磁场中受力、库仑定律、静电场等多相关知识体系。

1.2电磁学在多领域中的应用

随着科学的进步，人们对电磁学的了解更加的深入，使得电磁学逐渐在多个领域焕发出生机：其一，在日常生活领域，当下已经广泛使用的电磁炉就是利用电磁感应加热的原理发明制造出来的；而微波炉本身就是一个微波发生器，通过发出微波在食物中同频率震荡实现摩擦产热；磁悬浮列车也是根据两个相互平行的线圈电流方向相反时产生相互排斥的原理发明应用的[1]。其二，在军事方面，隐身技术就是利用某些手段减少对外来的电磁波的发射，这也使得现代战争上升到信息、通讯、电子战的高度；还有利用电磁发射技术的电磁炮；其三，在医疗方面，逐渐呈现出一种静磁疗法，即通过某些部位佩戴一些磁片、磁块等，实现对这些部位的治疗，例如颈部、足三里穴等位置。

2.电磁学在通讯领域中的应用及发展

2.1电磁学在通讯领域中的应用

通讯就是将信息由发送者传递到接收者的过程，如果将信息进行远距离传输必然要将要传输的信息进行加工即编码，经过信道传输将编码信号通过发射电磁波载体直接接收，或接力将含有编码过的信息电磁波传输到接收者，接收者将被加工的信息还原（译码），这便是通讯，现代人们用的通信手段，包括手机就可以通过发射和接受电磁波并以电磁波来传递信息的、蓝牙与多设备之间的无线传输也是靠电磁波来实现的。

2.2电磁学在移动通讯领域中应用的的发展

电磁学在通讯领域中的应用十分广泛而深远，本文就着重对电磁学在移动通讯领域中的应用发展进行阐述：

①第一代。第一代模拟通讯（1G）是通过电磁波传输的未经处理的波形模拟信号，自然传输距离和传输质量就会很差；

②第二代。第二代GSM、CDMA等数字通讯（2G）开始，则是电磁波传输的由0、1编制的数字信号所以信号质量会比第一代波形模拟信号强出上百倍；

③第三代。第三代移动通讯（英语 3rd-generation简称3G）一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。

④第四代。第四代移动通信（简称4G）。而4G LTE Advanced采用载波聚合技术，下行峰值速度可达150Mbps。是目前电磁技术在通讯领域的最强应用4G系统能够以100Mbps的速度下载，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性[2]。

⑤第五代。目前世界各国正研究第五代移动通讯技术（5G），5G网络相比4G网络最大的区别就是速度快，4G网络最大网速峰值可以达到1G的上网速率，而5G则可以最高达到10G，甚至更高，速率可以达到前者的上百倍。简单来说，5G网络将是4G網络的真正升级版，它将在4G网络的基础上，带来更高网速的提升。此外，5G网络不仅传输速率更高，而且在传输中呈现出低时延、高可靠、低功耗、绿色、低碳，提高了功率效率、同时能降低信号干扰，保证传输信息不失真的特点，更好地支持未来的物联网应用。[3]。

3.助力电磁学及通讯发展的措施

通讯技术毕竟在当下属于高精尖的发展领域，电磁学在其中也发挥了重要的作用，但是也不仅仅是电磁学相关知识，因此为了使其有更好的发展和应用，就需要大力加强电磁学等相关科学领域的发展，使得有坚实的理论和知识基础作为开拓创新的基石，与此同时还要加大对复合型、应用型人才的培养，才能满足电磁学及通讯发展的需要；其次，国家要在资金和政策上进行支持和引导，且要形成其发展的社会良好的氛围，帮助得到更多除国家之外的融资途径助力发展；此外，相关的法律法规及监管部门要切实落实到位，保证其朝着健康的方向发展；最后，要积极与国际间形成交流和合作，形成良性竞争及先进技术学习引进。

结论：

随着社会经济的发展作为基础以及良好的社会关注和重视以及科学技术的快速与发展，电磁学等各个自然学科都将有巨大的发展潜力，除了在通讯领域，5G通讯时代的到来可期并极大程度上方便人们的生产生活以外，电磁学更将在多个领域、不同层面给予人类社会进程推进的源源不断的动力。

参考文献：

[1]孙智勇.应用电与磁 让生活更美好[J].考试：中考版，2011（12）：58-59.

[2]谢佳秀，唐宝民.4G概念移动通信[J].中国新通信，2007（23）：53-56.

[3]叶飞飞.5G无线通信技术概念及相关应用[J].工程技术：文摘版：00329-00329.

作者简介：张子逸（2000.10.05—）男，汉族，天津市人，高中学历，研究方向：电学方向。endprint