第三部分
荷葉上滾動的水珠
你曾注意過這樣的事情嗎？夏天，荷葉上濺了水滴，水滴會變成一顆顆晶瑩透亮的小水珠，小水珠在荷葉上滾來滾去，就像盤子裏滾動著的珍珠一樣。
荷葉上的水滴為什麼會變成滴溜滾圓的小水珠呢？原來，水滴表麵分子受到內部分子的吸引力，產生了向內部運動的趨勢。這樣一來，水滴的表麵就會盡可能地縮小。縮小到什麼程度呢？我們知道，水滴的體積大小不變，隻有在成為球體的時候，它的表麵才是最小。所以，小水滴就變成球體的小水珠了。
我們再來看看小朋友愛吹的肥皂泡。肥皂泡裏包著空氣，肥皂泡的裏外兩個液麵也要不斷收縮，直到把裏麵的空氣壓得不能再小了，它才不再收縮。這時候，肥皂泡就變成一個滴溜滾圓的小球。
液體表麵的分子，由於受到內部分子的吸引，而使液體表麵縮小的這種趨勢，會使該液體表麵相鄰的部分產生相互吸引，這種相互吸引在物理學上被稱為表麵張力。我們可以通過一個簡單的實驗，來看看這種表麵張力。
用一個鐵絲的框框，上麵係一根不是繃得很緊的細棉線，把它放在肥皂水裏蘸一下，鐵絲框上就會有一層薄薄的繃得很緊的肥皂膜。試著將棉線一側的薄膜用針刺破，另一側的薄膜就會立刻縮小，棉線因為失去了一側薄膜產生的表麵張力，而在另一側薄膜的表麵張力作用下，呈現彎曲的弧形。
任何液體的表麵都存在著表麵張力，在這種表麵張力的作用下，液體表麵就好象蒙上一層繃緊的膜。夏天，水麵上常有許多小蟲自由自在地跑來跑去，就是依靠水麵上繃緊的這層水膜。
靜電殺手
摩擦能產生靜電，一般情況下，這種靜電是不至於置人死地的。但是，在某些特殊環境裏，靜電產生的火花卻會釀成慘劇。
1979年年底，西北某工廠為清除試驗車間地麵上的油垢，用60千克汽油浸木屑，灑在地麵上進行清掃。十幾位女工蹲在地上擦地板，其中有位女工穿著滌綸衣服。當她擦到一根金屬管附近時，她的身體突然對金屬管放電，所產生的電火花引起了汽油與空氣中氧的混合氣體爆炸起火，最後釀成一場大火。在場工作的十幾個人非死即傷，而穿滌綸衣服的那位女工死得最慘。為什麼會釀成這場慘劇？原來，那位女工在擦地板時，身上的滌綸衣服因人的動作而摩擦帶電，人身上帶有高壓靜電，靠近金屬管子時就容易放電。加上灑在地麵的汽油很容易揮發，汽油蒸氣的濃度很大，與空氣中的氧氣一混合就生成了易爆的混合氣體。
這場慘劇告訴我們，在那種易燃、易爆的環境中工作的人，特別要注意靜電會引起的災害。其中最主要的是防止衣服因摩擦而產生靜電。
縱火犯是誰
1989年8月12日9時55分，青島市海港黃島油庫的幾萬立方米的5號油罐爆炸起火，並又引爆了旁邊的4號油罐，接著1號、2號、3號油罐相繼起火爆裂，600噸原油泄流入海。大火足足燒了104小時，14名消防官兵、5名油庫職工在滅火中獻出了生命。大火燒掉了36萬噸原油，油庫區變為一片廢墟，直接損失達四五千萬元。誰是縱火犯？
據事後消防專家調查，5號罐雖然裝了避雷針，但是，罐內鋼筋和金屬構件連接不好，造成避雷針接地不完善。我們知道，避雷針分三部分：接閃器（即一根金屬杆，它指向天空將雷電接引下來），引下線和接地裝置。這三個環節必須質量可靠，緊密結合，如果有一個環節不合適，就可能“引狼入室”。避雷針實際上是“引雷針”，它把閃電引到自己身上，通過引下線和接地裝置引入地下。但是，閃電的電流很大，會產生一係列物理效應。因此，製造和安裝避雷針時隻要出現小的失誤，都有可能造成大的災禍。調查指出，黃島油罐頂部鋪設的防雷均壓屏蔽網的結點與接地的角鐵之間未焊牢而隻是用螺絲壓緊。網與接地角鐵的連接點的電阻為0116歐，大大超過了規定的安全值003歐。因此，當油罐上空的落地雷被避雷針引下來時，由強大的閃電電流在極短時間內迅速變化引起非常強烈的電磁感應，使因混凝土剝落而外露的鋼筋產生電火花，從而點燃了罐內油蒸汽與空氣混合的易爆氣體，最後，炸毀油罐並燃起了大火。
由此可見，避雷針的接地是十分重要的。接地接得好，就將引下來的閃電送入地下；接地接得不好，就將引下的閃電送到保護物內部，很容易引起電火花並造成大事故。
魚群回遊
純水是不導電的，可是水中一旦有了鹽分，就變成電解質，電流就可以通了，而且鹽越多，水的導電性越好，海水是含有高鹽分的溶液，由於海水在流動，地球又是一個大磁場，這很像一根導線在磁場中運動，不就產生感應電流了嗎？確是如此，海洋中確實有一個天然運動著的電流。海洋電流的發現，解開了不少自然之謎，魚群回遊就是其中之一。
過去認為魚群的回遊主要是海水的溫度以及海流的作用。實驗表明，有些魚類對溫度並不敏感，但對電性非常敏感。例如，巴倫支海中所觀察到的鯡魚，隻要存在每千米05～1的電位差，它們就會向高電位方向遊動。據在巴倫支海的大港摩爾曼斯克的統計，它的沿岸捕魚量與近海裏的天然電流的電位差變化密切相關，在海洋電流的電位差顯著增大然後又保持在較高值的日子裏，魚的捕獲量顯著增加，因為魚向著高電位方向遊過來，然後就待在這較高值的地方不走了。
另外，根據連續20多年的統計，在裏海、黑海、亞速海，鯡魚的捕獲量每隔11年有一個從大到小變化的周期，這個周期與太陽黑子的爆發周期正好吻合。根據天文學家的解釋，太陽黑子爆發會引發地球的磁暴，而磁暴的出現會使海洋中感應更大的電流，從而把鯡魚吸引過來，使得魚的捕獲量大增。
交流電大戰直流電
電燈是愛迪生發明的，不過，那時候的電燈是用直流電作為電源的。直流電照明係統是直接將電流從發電機輸向客戶，不再從客戶流回發電機。而這種輸電方式隻能把電壓局限在250伏之內，超過這一標準就會燒毀電燈的燈絲，危及用戶安全。同時，由於受到升高電壓的限製，長途輸電就會造成巨大浪費。直流供電係統的這一缺點，在早期的供電係統中不是特別重要，因為當時的電廠就建在人口密集地區。後來，隨著用電的普及，那些遠離發電廠的、居住在人口稀疏地區的用戶也要求供電，於是，直流供電係統無法遠距離供電的缺點逐漸暴露出來。相比之下，當時還不普及的交流電供電方式，在這方麵顯示出它巨大的優越性。因為交流電的電壓通過變壓器很容易升高，這有利於遠距離輸電。然後，在輸入用戶或工廠之前，再利用變壓器把電壓降下來，以適應用戶的安全要求。
交流電發電機是由愛迪生的競爭對手南斯拉夫發明家特斯拉發明的。這種發電機簡單、靈巧。而特斯拉早先發明的變壓器又能解決長途輸電中的電壓升降問題，再加上特斯拉又得到美國工業家威斯汀豪斯的支持，因此，交流電供電係統的發展勢頭強勁。由於有人用交流電把馬路上的小狗小貓這些小動物電死，一座監獄的牢頭又用交流電通到電椅上把一名殺人犯處死，所以在許多人心目中，交流電一度成了死神的同義詞。
但是，交流電一方所受的挫折隻是暫時的，在其後幾年裏它逐步占領了市場。特別是1895年，威斯汀豪斯公司在尼亞加拉大瀑布上建立了交流電的發電站，這在當時是一項了不起的成就，從而使交流電供電係統取得了決定性勝利。
神秘的太空電波
1928年，大學剛畢業的詹斯基來到貝爾電話實驗室工作。當時，貝爾電話公司剛安裝了橫跨大西洋的短波無線電通信線路。詹斯基的任務就是研究短波通信中的各項幹擾因素。當時對30米波長以上的無線電波已有了較細致的研究，而對15～15米波長範圍內的短波則還沒有作過係統研究。為了進行這項研究，詹斯基建造了專門的天線和接收器，接收器的工作波長是146米。在研究過程中，他發現一種來源不明但帶有“噝噝”聲的天電，並發現它的方向似乎同太陽相關。
本來，詹斯基的工作可以到此為止，因為影響通信的主要幹擾都已查明，而這種噝噝聲的天電對實際的無線電通信又幾乎沒有什麼影響，通信工程師又何必去為它操心呢？但是，詹斯基沒有放過這微弱的電波，他繼續積累資料，發現它並不完全同太陽運動相一致，而是每天都要提前4分鍾。詹斯基曾向一位好朋友學過一些天文學的基礎知識，他知道恒星時的周期比太陽時要短4分鍾，因此，詹斯基認識到，噝噝的噪聲可能是來自太陽係外的某個恒星，它是隨恒星時而改變的。經過一年的監測，詹斯基終於斷定太陽係外的某些恒星能發射無線電波。他同時給出了這個固定無線電源在太空中的坐標，指出它與銀河係中心相近。
詹斯基的發現是天文學史上的一次大革命，過去人類認識宇宙主要是通過可見光這個“窗口”，但是對於那些不發可見光的“暗天體”就沒法認識了。現在，無線電波段（又叫射電）的“窗口”被打開了，它給人類帶來那些隻發射無線電波的天體的豐富信息，大大加深了人類對宇宙的認識。
拖“辮子”的電動機
在地殼與大氣層的電離層之間，竟存在著有30萬伏電位差的大氣電場，這大氣電場電位雖然很高，但由於空氣的電導很小，產生的電流非常微小。
大氣電場雖然早被發現，但一直無法利用。人們發現了一種能長久保持帶電狀態的物質——駐極體以後，有人利用它的開縫效應製成一種新型電動機。這種電動機需要高電壓（幾千伏以上）和低電流（幾毫安、甚至幾微安）的電源才能工作，而大氣電場恰好具備這些特色。於是一台既不用直流電，又不用交流電的特殊電動機在美國西弗吉尼亞大學問世了，它被稱為“大氣電場電動機”。
這台電動機拖著兩根長長的“辮子”，一根與該大學一幢11層的大樓上的天線相接，另一根與地線相接。這樣可以從大氣電場那裏獲得上千伏的電壓和1微安的電流，電動機每分鍾可轉幾百次。大氣電場電動機由三個圓盤組成，上、下兩個圓盤用鋁箔和雲母膠合而成，並在鋁箔中間開一道細縫，細縫的兩邊作為電極；中間的圓盤由兩塊半圓形的駐極體拚合而成，兩塊駐極體的極性相反。當人們在細縫兩邊的電極分別加上不同極性的電壓時，中間的駐極體就會受到一個與兩個電極平行的作用力，於是轉動起來。電機的轉軸是一根有機玻璃棒，兩端用寶石軸承支持著。
目前，大氣電場電動機的最大功率已超過100瓦，但如用作動力裝置尚有一定距離。如果將來能設計出一種能獲得較大電流的天線，使更大功率的大氣電場電動機轉動，那麼，人類就能從大氣電場這個天然發電廠裏取得廉價電力了。
地磁風暴
1956年2月23日中午，中央人民廣播電台的短波廣播節目正常播出，中國數以萬計的聽眾正在不同地區聽得入神時，突然播音中斷了，一直過了36分鍾才恢複正常。經過反複檢查，廣播電台的發射機工作正常，當然全國各地的收音機也不可能同時出毛病，那麼，問題出在哪裏？無獨有偶，英國海軍部與其在格陵蘭海麵演習的潛艇的無線電通信聯係也在同一時間中斷，當時他們懷疑潛艇失事沉沒了。這一連串事故為什麼會在同一時間發生？天文學家告訴人們，他們在此時間內觀測到太陽上發生了一次大爆炸，它引起的磁暴（地磁風暴）影響到地球上的無線電通信。
地球像一個巨大的磁鐵，它的四周存在著一個地磁場。地磁場有三個要素構成：磁場強度（水平強度和垂直強度）、磁偏角和磁傾角。磁暴往往是突然出現的，各地的地磁要素突然改變它的數值，其變化幅度可以進行到幾安／米，並且繼續發生急劇的、不規則的變化。在1959年7月14日～15日上海餘山地磁台記錄到的一次磁暴，從曲線上可看出這次磁暴地磁場水平強度的變化近1安／米。這種地磁強度的劇烈的變化會引起地球電離層的不穩定，而短波通信的信號能傳播到全球，就是靠電離層對無線電波的反射和折射。因此，電離層不穩定，嚴重時會造成短波通信的中斷。
產生磁暴的原因和太陽活動有關。每當太陽活動劇烈時，就會出現一些黑子。根據記載分析，太陽黑子出現和增多時，地磁活動也達到最大值並產生磁暴。進一步的觀測發現，太陽黑子爆發時會向外輻射大量帶電粒子流，正是這些“不速之客”擾亂了地球磁場，引起磁暴。
磁性武器
軍艦是用鋼鐵材料建造的，在地球磁場的磁化作用下會產生自己的船舶磁場。當帶有磁場的軍艦駛入敵方布有磁性水雷的區域時，水雷的引信就會“感知”到額外磁場的存在，因為它們能根據當地地磁場的特征進行自動調節，排除地球磁場的作用，使指針指向零點。當它接收到“外加磁場”的信號後，就能按事先規定的方式起爆，從而達到炸毀敵方艦艇的目的。這裏所謂的事先規定的方式，包括即時起爆、延時起爆、延時延次起爆等。即時起爆即引信感知較強的磁場信號後（這時艦艇已在水雷近旁）就起爆。延時起爆指引信感知到一定的磁場信號時，艦艇離開水雷還有一段距離，根據事先估計的艦艇駛到水雷爆炸的有效半徑內還需要多少時間，延遲到這個時刻再爆炸。延時延次起爆是一種更高級的“定時炸彈”，它不僅延時到艦艇靠近時爆炸，而且可以延長到主要艦隻靠近時才爆炸。因為敵方的一支艦隊出航時，航空母艦、主力戰艦往往位居中間，因此可以延次到經過三四艘艦隻後才爆炸，以便將主要艦隻炸沉。
有矛必有盾，為了減少軍艦遭受磁性水雷襲擊，人們就設法對艦船消磁，使水雷感知不到額外磁場。辦法很簡單，利用通電導線中產生的磁場來抵消船舶磁場，使水雷的引信失效。
人工鼻子
人的鼻子很靈敏，能嗅出多種氣體的“味道”來。但是，對於某些特殊要求它就無能為力了，例如，人的鼻子就嗅不出氧氣的濃度來。然而，用氧化鋯固體電解質做成的“人工鼻子”，能嗅出百萬分之一的氧氣濃度來。把它裝在鍋爐煙道中，可以監測其中的氧氣濃度，從而可推算這台鍋爐的燃燒情況。這對於節約燃料、減少鍋爐燃燒時對大氣的汙染、實現鍋爐運行的自動監控等都有重要的意義。
“人工鼻子”嗅覺是怎樣產生的？這要從電解質談起。電解質一般是指在水溶液中或在熔融狀態下能導電的化合物，如酸類、堿類和鹽類。20世紀60年代以來，人們發現有些銀鹽（如碘化銀、硫化銀等）及有些金屬氧化物（氧化鋯等）在低於熔點的溫度下，甚至在室溫時也能像電解質那樣具有導電的本領。人們把這類物質稱之為“固體電解質”。
這些固體電解質有一個特點：在它們的外表塗上一層多孔性金屬電極層後，它們的負極就會吸附一定的氣體（例如氧氣）分子，使氣體分子獲得電子變成氣體離子，然後通過中間加熱的固體電解質，到達它的正極，放出電子。這樣，在固體電解質的兩極之間就會形成電位差，電位差的大小顯然與氣體的濃度有關。如果我們用儀表測量電位差的大小，就可以檢測出氣體的含量。利用固體電解質的這種特性，就可以製成“嗅”氣體的人工鼻子。
21世紀的磁懸浮列車
幾年前，在長沙國防科技大學的一個試驗室裏，科學家們正在為參觀者演示一種新型的列車。當科研人員打開操縱開關時，這台長120厘米，自重60公斤，沒有引擎，沒有輪子的奇特的列車樣車霎時間好像變成了一片羽毛，輕飄飄地懸浮在兩根鋼軌上；科技人員再打開運行開關，車身便由慢到快，向前疾駛而去。試驗室裏響起了一片熱烈的掌聲。同時，我國的新聞媒體也驕傲地向世界宣布：中國自行研製的第一台磁懸浮列車原理樣車試驗成功了！
磁懸浮列車是一種利用電磁吸力或斥力將列車懸浮在軌道上運行的新型列車。這種列車在運行時，車體與軌道能保持10－20厘米的縫隙。由於車體與軌道間沒有機械接觸，沒有磨擦，因而時速可達500公裏以上，並且無振動、無噪音、無汙染，乘坐平穩。舒適、安全，就像一架超低空飛行的飛機，是一種十分理想的交通工具，被人們稱為21世紀的“神行太保”。
是什麼“魔力”使得由鋼鐵製成的體大身沉的列車變得如此輕飄，能在軌道上騰空而飛呢？
實現磁懸浮一般有兩種途徑。一種是吸引懸浮。它是以車上的電磁鐵與鐵磁軌道之間的吸引力為基礎，車身被吸掛在軌道的底部，其間保持1厘米的縫隙不相接觸。由於兩者之間的縫隙較小，這種方法要求軌道的加工和鋪設有較高的精度，一般隻用於速度較低的短距離運輸係統。
另一種途徑是排斥懸浮。它利用的是超導磁體的安全抗磁效應。早在30年代，科學家們就發現了超導磁體的一種特殊性能：當某種金屬變成超導體時，超導體內磁感應強度為零。科學家們將其稱為完全抗磁性或邁斯納效應。為了讓你更好地理解超導體的完全抗磁性，我們做一個實驗：
在一個淺平的錫盤中，放入一個體積很小，但磁性很強的永久磁鐵，然後把溫度降低，使錫盤出現超導性。這時，可以看到小磁鐵會離開錫盤表麵飄然而起，與錫盤保持一定距離後，便懸空不動了。這是由於超導體的完全抗磁性，使小磁鐵的磁力線無法穿透超導體，磁場發生畸變，便產生了一個向上的浮力。這類似於水無法穿過船幫進入船艙，就產生向上的浮力使船漂在水麵上。磁懸浮列車就是利用了超導體的這種完全抗磁性，才使長龍似的列車插上了騰飛的翅膀。
從1966年波維耳等科學家提出利用超導體和路基導體中感應渦流之間的磁性排斥力把列車懸浮起來運行的設想以來，磁懸浮列車的研究發展迅速。80年代，日、德、英、美和前蘇聯等國已分別製成了高、中、低速各種檔次的磁懸浮列車。其中，日本和德國的技術比較成熟。如日本早在1979年就曾在一條7公裏的試驗線路上進行了載人實驗，並創造了時速517公裏的世界紀錄。雖然到目前為止，世界上還沒有一個國家的磁懸浮列車正式投入運營，但是隨著各項技術的發展，特別是近年來在常溫超導體研究方麵取得的一係列重大突破，必將大大加快超導磁懸浮列車的商業化進程。不僅如此，美國最近又計劃研製一種更加先進的地下真空磁懸浮超音速列車。這種名為“行星列車”的磁懸浮列車的最大設計時速為225萬公裏；是音速的20多倍，乘坐它橫穿美國大陸隻需21分鍾。我們有理由相信，21世紀的“神行太保”將在新世紀裏大顯身手。
綠色汽車
所謂綠色汽車，並非指汽車的顏色，而是特指那些低能耗、無汙染、可以回收的汽車。綠色汽車的誕生源於人類自身生態意識的覺醒和對汽車文明的反思。汽車在施惠於人類並迅速發展的同時，也給人類帶來了許多負麵影響。汽車使藍色的天空蒙上陰影，在清新的空氣中加進了一氧化碳、氮化物和硫化物，把清新的空氣變得令人無法忍受。綠色汽車的一個重要標誌是動力源的改進，這是改進汽車動力源的突破口。電動汽車是目前綠色汽車開發的“重頭戲”，美國把開發電動汽車作為振興美國汽車工業的著力點。1991年，美國組建了先進電池基金會，計劃到2000年使電池壽命增至10年，充電次數達1000次。目前，美國已研製出一次充電可不間斷地行駛320公裏，從靜止加速到時速96公裏僅需5秒鍾的電動汽車。另外，德國也研製成功了時速可達120公裏，充電一次可行駛430公裏的電動汽車。
除電動汽車外，1992年日本推出了隻依靠太陽光源行駛的太陽能汽車。這種汽車長65米，裝有1900個晶體太陽能電池，重量隻有140公斤，最高時速達120公裏。
從長遠講，氫能汽車最有前途。液氫燃料是把水分解成氫、氧而製取的，幾乎取之不盡，燃燒後排出的水也不會造成汙染。1976年到1983年間，德國奔馳汽車公司利用氫作燃料的小型客車和貨車已在柏林和斯圖加特進行了行車試驗。1990年，日本也製造了一輛使用液氫發動機的汽車，時速可達125公裏，灌注一次液氫可連續行駛300公裏。
綠色汽車還有一個重要特征是廢棄後可以重新回收利用，這是對世紀汽車工業提出的戰略性要求。為此一些發達國家已經開始執行所謂的“汽車拆卸回收計劃”，即在各種零件上標以材料的代號，以便日後拆卸分類，再生利用。
伸向空中的“觸須”
無線電“天線”的發明家波波夫是南美洲人，它發明了世界上第一根無線電天線。當時人們把“天線”叫做無線電的“觸須”。波波夫用許多輕氣球係著一根銅線懸吊在天空，這是一根對電磁波感應靈敏度很高的“觸須”，它能夠感覺很遠地方的雷電。
人們早就發現一隻帶正電荷的銅小球和一隻帶負電荷的銅小球相互放電時會產生發射電磁波的現象。這就是電偶極子振蕩而發射的電磁波。把這對小球拉開並伸展到天空上電磁波的作用會傳得更遠。天線就是基於這種現象傳到天空中去的導線。
天線對於發射和接收都有一定的特性，就好象用傳聲筒一樣，麵對的方向，叫到的聲音特別響聲。天線具有“方向性”和“響度”，在電磁學中“響度”的意思是用電磁場的“強度”或者“增蓋”來代替的。
雷達的天線象一個展開的傘，又象一隻號角。電視塔的天線有的象魚骨。這都是由其在方向性方麵的要求所決定的。飛機場周圍表標天線的作用是一旦飛機進入，信號燈就會自動閃亮，以警告飛機駕駛員，飛機已經進入機場範圍。天線的結構形狀千姿百態，目的是為了取得種種不同的電磁波輻射形態。
天線和普通導線不同，普通電線裏的電流大小通常都一樣，而天線上每一點的電流大小是不同的。天線引導電磁波行進，天線的形狀尺寸與電磁波波長十分相關，調整天線是為了得到最大的駐波。駐波愈大，天線輻射能力就愈強。相反如果天線長短不合適，電磁波在天線上的行波就形成不了駐波。
實用的廣播天線有垂直天線，倒L型天線、T型天線和環形天線等等。
人體電波
人和生物在活動時其體內都伴有相應的電現象。這些電的電位變化十分微弱，而且呈一種突然表現的脈衝性居多。經過長時間研究發現生物和人體在健康與生病時電現象有十分明顯的對應變化，觀察這種對應變化就能進行病情診斷。
如人和動物的心髒在跳動時表現為一個完整的心電圖，如果心髒有了毛病那麼心電圖的波形就會有變化。人的頭腦也隨思維活動表現出電壓的變化，醫學上稱為腦電波。這種電信號在人睡眠時很平靜，而動腦筋的時候電流波動特別大。在人的頭部外合適位置貼上如一元硬幣大小的銀質電極，引入儀器可以測出腦電波。腦電波圖可以分析腦部血管出現的各種問題，包括人的精神狀況。實驗證明人在喜、怒、哀、樂時的腦電波有十分明顯的特征。
肌肉運動也會產生肌電信號，肌電信號的電壓幅度和心髒表現的電壓幅度差不多，約為一毫伏左右，然而他們表現出的各自形態是不相同的。
一種能按照殘肢人意誌做各種動作的機電假手，就是利用引出殘肢部位發出的肌電信號，經大腦感應，指揮肌電假手動作的。這種具有兩個自由度的肌電假手是一種複雜的仿生機構。它的手指能開能合，並可按所拿東西的輕重調節握力，手腕可作360°轉動。
全新概念的“手表”
隨著時代的發展，手表已不再僅僅是一種計時工具，它已經逐步走向電子、通信、信息等領域，在更廣闊的天地中大顯神通。下麵為大家介紹幾種功能奇特的手表家族的“新成員”。
能開鎖的電子表。澳大利亞製造了一種能看時間、開鎖、算帳的電子表，它可用於賓館飯店的客房管理。凡住進飯店的客人都會領到這樣一隻電子表。表的記憶庫中都編有開鎖口令，表內有微型發報機，鎖內則有收報機，所以隻要把表靠近鎖就能把房門打開。這種表一旦丟失，中心台就會立刻向門鎖和計算器下達指令：不要開鎖。
電腦手表。德國在市場上推出一種電腦手表。這種新式手表大小同普通手表無異，但內裝一塊能儲存70個數據組的微芯片，每組20個符號，可以幫助用戶記憶信用卡和支票的密碼，提醒用戶的生日。另外，這種新式手表上還安裝有一組光電二極管，能同計算機進行信息交流。
新型多功能手表。美國泰梅克製表公司與世界上最大的軟件公司合作開發出一種名為“數據鏈”的新型手表。它隻需簡單地把它對準計算機屏幕就能與微機聯係，並將數據顯示在與表盤合成一體的液晶顯示器上。使用這種手表的用戶可在他們的微機上輸入和編輯數據，選擇信息，然後將手表表盤在15至30厘米的距離內對準屏幕，信息就可載入表內。
具有電視電話功能的手表。荷蘭飛利浦公司正在研製一種具有電視、移動電話功能的新型手表，它代表了世界上許多高級實驗室正在研製的一種新技術。這種新技術可使手表的主人隨時與未來的信息高速公路相連，隨時與人通話，接收電視節目等。
信息手表。日本精工公司於1994年底推出了一種“信息手表”，它將BP機和調頻收音機合二為一，可以為用戶提供無線尋呼和信息傳遞服務。精工“信息手表”已在美國的洛杉礬等地區得到了應用，售價為80美元，每月須交納25美元的新聞服務費和9美元的尋呼服務費。專家預言：因為信息手表能夠充當多種信息的傳遞和處理工具，因此它的出現和普及是信息社會發展的必然。信息手表將是對世紀的大眾化商品。隨著社會的發展，還會有更多形式多樣的信息手表出現，從而更好地造福人類，服務社會。
具有記事本功能的手表。英國環球通信公司發明了一種具有記事本功能的手表，它的外觀和計時功能都如同普通電子表，不同的是它可存貯70條信息，可以記錄電話號碼、約會時間和其它事項，可在設定的約會時間之前發出警告聲，提醒用戶按時赴約。這種手表輸入信息時也需要借助一台個人電腦和一張特製的軟盤。
人體保健手表。這種手表的功能相當於一個隨身的“保健醫生”，它可以隨時測出人體的血壓、脈搏、體溫以及營養狀況等參數，使人們隨時掌握自己的身體健康狀況，達到防病治病的目的。
總之，由於手表攜帶方便、使用靈巧，因此許多領域的科學家都把目光投在這方寸之地上。隨著微電子技術的不斷發展，手表的種類將會越來越多，我們的生活也將越來越方便、多彩。
功能不凡的小卡片——IC卡
1996年新年伊始，中央電視台“東方時空”欄目向全國報道了一條讓人興奮的消息：從1996年起，海南省將在全省銀行係統推廣使用通用IC智能卡。並稱，這是我國金融領域的又一次“革命”，它的使用將為我國金融支付手段與世界接軌產生深遠的影響。
如此功效不凡的IC智能卡到底是什麼呢？這還得先從它的老前輩——磁卡說起。對於磁卡，我們並不陌生，它已進入了我們的日常生活中，我們打電話用的郵政專用貯值卡，取錢的取款卡，購物消費時用的信用卡基本上都是磁卡。目前，在全國許多大、中城市都可用信用卡購物；許多銀行、儲蓄所都設有一個外形酷似遊藝機的自動取款機，用戶用取款卡就可以取到自己所需的現金，非常方便。磁卡按其構造可分為兩種，一種是在外形像一張撲克牌的塑料卡表麵粘貼有一條與錄音磁帶相似的磁條卡，目前我們常用的各種信用卡，如“長城卡”、“牡丹卡”等均屬此類；另一種則是在乙烯塑料卡內層塗有一種磁性塗料的磁性卡，人們稱其為PET卡。磁卡的記錄方法與磁帶及計算機用的軟盤等相同，都是采用數字磁記錄。磁卡要完成信息傳遞的任務，就必須通過磁卡讀寫器來完成。磁卡雖然被廣泛用於金融流通、交通（高速公路卡、地鐵日票卡等）、通信（電話磁卡）、事務管理（身份證卡、借書證卡、醫療磁卡等）、民用等眾多領域，但是，由於磁卡存在著存儲容量小、功能弱、安全性差等缺點，不能滿足高速發展的信息社會的需求。隨著超大規模集成電路和大容量存儲芯片技術的發展，國外從80年代開始使用IC卡。有關專家預言，IC卡取代磁卡是社會發展的必然趨勢。
“IC”是英文IntegratedCircuit（集成電路）的縮寫。IC卡即為裝有一個或多個集成電路芯片的塑料卡，所以又稱為電子卡。IC卡又分為存儲卡和智能卡（又稱靈巧卡）兩種。它們的區別在於：前者未裝微電腦的CPU（中央處理器），因而隻有存儲功能；而後者裝有一個形狀大小類似於硬幣的芯片——CPU，它既可以存儲信息，又可以處理信息。由於智能卡具有CPU、存儲器及輸入／輸出等組成部分，因此，一張智能卡可以說就是一台微小的計算機。
與磁卡相比，IC卡有以下一些優點。
可靠。IC卡是由讀寫設備的接觸頭與卡片上集成電路的接觸點相接觸進行信息讀寫，無任何移動部件，不會出現吃卡、塞卡等現象。另外，IC卡抗幹擾能力強，具有防磁、防靜電的功能。
安全。IC卡的所有需保密的信息以及用於安全控製的程序都設置在不可複製的防止外界入侵的存儲區中，從而保證了信息的安全性和保密性。在製作過程中，在卡的內部設立相應的密碼，從而可以有效地防止假冒。除利用對持卡人密碼（簡稱PIN）進行驗證以保證使用安全外，還可以采用生物認證技術進一步增加安全性。例如通過對持卡人的指紋、筆跡、聲音等進行識別來證實卡的有效性。
存儲量大。IC卡的存儲容量一般是磁卡的1000倍以上。通常可存儲3000個字節，現在科學家還準備將它再增加3倍。因此它可以存儲大量的各類信息，可以做到一卡多用。
靈活。IC智能卡可以進行邏輯操作，因而可在不與中心計算機相連的情況下進行安全認證、操作權限認證。此外，用戶可要求修改存儲在IC卡的個人數據資料，查詢剩餘額等。
由於IC卡的以上優點，使得它在許多領域都得到了廣泛的應用。其中主要有：
——電子付款：如銀行金融交易卡、電話付費卡、移動電話卡、電視卡、保健卡、公路收費卡等。
——計算機安全控製：實現對非法進入個人計算機和工作站、非法存取磁盤文件及病毒侵害等問題進行有效的控製及防護。
——電子資料簿：存儲個人、設備或部門的多種信息，並可根據用戶要求對信息進行分級保護。
——身份驗證及人事管理：可用於員工證，對員工的身份進行驗證，還可記錄員工的出勤情況、休假情況和工作業績等信息。
IC存儲卡的使用在國外始於80年代初。IC智能卡的使用始於80年代後期，最先使用它的是法國電信公司，短短十多年，IC卡以驚人的速度得到了長足的發展，給我們的生活帶來了極大的方便。目前，不少IC卡都具有“一卡多能”的特點，比如我國海南省通用的IC卡就同時具有電子錢包、電子存折和電子信用三種功能。在不久的將來，我們隻要在口袋裏裝幾張薄薄的卡就可以外出了。IC卡將真正使人類實現“一卡在手，走遍天下”的理想。
與你同心——心髒起搏器
如果要在人體的各個器官中評“勞模”，那麼第一名非心髒莫屬。它一直按照自己特有的節律跳動，伴隨人走完風風雨雨的一生。從科學的角度講，心髒之所以能跳動，是由於心髒位於兩個心房之間的頂端有一個稱為竇房結的結構，它可以發出電信號，信號沿著心房向心室傳導，最後經過一種叫浦肯野氏纖維的組織到達心肌，從而使心肌有節奏地收縮和舒張，形成心髒的搏動。因此，一旦竇房結工作不正常，心房和心室間的心電傳導失靈，就會發生心律失常，出現頭昏。乏力、心慌、突然昏迷、抽搐、心跳驟停等一係列症狀。對於這類心髒病，既不能手術，藥物治療效果也不滿意，那麼，如何攻克這種最危險也是人體最重要部位的疾病呢？
科學家們經過多年研究，根據電流可以引起肌肉收縮的原理，終於製造出了一種隨身的心髒“救護神”——心髒起搏器。
心髒起搏器外形隻有火柴盒大小，可以用手術的方法埋在病人的胸部或腰部的皮下組織內，成為病人的“隨身醫生”。起搏器由低頻脈衝發生器、刺激電極和導線、電源等三部分組成。其中振蕩器是心髒起搏器的核心，供心髒跳動的電就由此發出。它以恒定不變的電流向電容器充電，當電壓升高到一定程度時，晶體管構成的開關便自動接通，把電荷放掉，然後再充電，如此周而複始，形成低頻脈衝電流。心髒起搏器有兩個電極，一個由起搏器的外殼代替，一個是埋在心髒內膜的電極導管。心內膜的電極導管把起搏器發出的電流脈衝引到心髒，從而幫助心髒有規律地跳動。
心髒起搏器雖然個頭小，結構卻十分複雜，具有很高的技術性能和工藝要求。它采用了先進的集成電路工藝和鋰係列電池。鋰電池的能量密度高，自放電很少，可以全密封，無漏液、脹氣現象，它體積小，重量輕，可以在體內使用10年，甚至可以成為終生能源。它的外殼由化學性能穩定又不受人體排斥的稀有金屬鈦製成，重量輕，密封性好，可以保證電路不受腐蝕。起搏器的電導管則是由光滑無毒，對人體親和力好的生物材料製成的，可以與人體器官和睦相處。
心髒起搏器經過多年發展，已經形成了固定頻率起搏器、心房同步型起搏器、心室同步型起搏器、房室順序型起搏器、全自動型起搏器（即按需型）及程序控製起搏器（即多功能型）等多種品種係列。目前臨床使用最多的是按需型和多功能型起搏器。按需型是一種當心律失常時它就工作，心律恢複正常後就停止輸電的起搏器，它可以大大節約用電，延長使用時間。多功能型起搏器可以借助體外的自動控製裝置，根據不同人的心律對電流的敏感程度，及時調整起搏脈衝的頻率和幅度，使心律自動調節。除此之外，人們正在研製微電腦起搏器，這種起搏器可以隨病人的情緒、體溫、血液循環等情況的變化而自動調節，它的起搏脈衝與心髒自然起搏過程非常相似，從而使病人感覺更舒服。
早期的靜電研究
1660年左右，德國馬德堡市的市長格裏克創製了一種機械裝置，可以連續摩擦生電。他取一隻兒童腦袋一般大的圓形玻璃燒瓶，把碎硫磺放進瓶裏，一起加熱，使硫磺融溶，在加熱過程中不斷加硫磺，最後，瓶裏充滿融化了的硫磺。再插入一根木柄，等硫磺冷卻後，打破玻璃，得到一個漂亮對稱的硫磺球。他把硫磺球支在木架上，讓硫磺球轉動，同時把一隻手按在球上摩擦，於是硫磺球就會顯示地球吸引萬物的特性。另外一張圖實驗者正舉著帶電的硫磺球，球體移到哪裏，那裏一切輕質物體都受到吸引。紙片、羽毛紛紛朝它飛來，水珠滾動，枯葉搖晃。手指靠近，閃光、爆破聲，與雷電無異。
為什麼格裏克會想到做一個旋轉的硫磺球來做實驗呢?原來他並不是單純為了演示電現象，而是為了證明地球吸引力乃是某種“星際的精氣”，他曾做過許多真空實驗，也和這個總目標有關。著名的馬德堡半球實驗就是他在1654年做的，在這個實驗中，他演示了抽空的兩個半球在大氣壓的作用下用十六匹馬也沒有拉開。
格裏克的硫磺球實驗確實模擬了地球的吸引作用，甚至他還顯示了硫磺球的引力比地球吸引力大。然而，他也發現兩者有不同之處。在硫磺球周圍，也會有物體被排斥，羽毛在硫磺球和地板之間會上下跳動。格裏克開始領悟到，重力並不能歸結於電力，它們各有特點。接著，格裏克又做了許多電學實驗，其中包括電的傳導和靜電感應，可惜沒有得到別人的重視。
格裏克發明摩擦起電機的消息和他的真空泵一起在歐洲各國傳開了。人們竟相仿製並改進他的起電機。人們發現，格裏克的摩擦起電機其實不必把玻璃瓶打碎，甚至不用硫磺，直接用玻璃瓶就可以做實驗。很多人對電感興趣，有的是為了研究電的性質，有的則是用於表演魔術，讓王宮貴族取樂。但是人們在有意無意的探索活動中，逐漸摸清了電的性質。
牛頓對電學也很感興趣。1675年他用玻璃球起電機研究了電的吸力和斥力、火花放電等現象。1703年12月5日，英國皇家學會熱鬧非凡，這一天他們有兩件新鮮。事。一件是牛頓就任皇家學會主席，一件是牛頓任命他的助手豪克斯比咀任實驗師，牛頓希望在皇家學會提倡實驗，恢複實驗風氣。豪克斯比當眾表演了精彩的真空放電實驗。他用摩擦起乞機使真空發出輝光，說明真空也會產生電的現象。
進一步，豪克斯比還用棉線顯示了電力，演示了“電風”。他做了一塊玻璃圓柱體，長7英寸(約16厘米)，直徑也為7英寸，周圍是一根木箍，上麵等距離地連著許多條棉線，當他旋轉並摩擦圓柱體時，棉線沿半徑方向伸直，趨向一個中心。豪克斯比沒有忘記他的恩師，他把這一事實聯係到牛頓的宇宙學說，解釋說：這些線條就像是受到了重力，沿直線方向吸向中心。
1720年，又有一位英國人格雷，他對電的傳導進行了研究，發現摩擦過的玻璃棒所帶的電可以轉移到木塞上，再經細繩傳到20米以外的骨質小球。他還讓一個小孩做人體帶電試驗。他用絲繩把小孩吊在頂篷下，在小孩身下放許多輕質物體，例如羽毛之類。然後將摩擦過的玻璃管接觸小孩腿部，結果小孩的手和頭部都能吸引羽毛。
格雷通過實驗，發現了電的傳導性，而且分清了導體與絕緣體。
下一步進展是法國的杜菲作出的。格雷的實驗引起了他很大的興趣，他總結了前人的經驗，提出了許多問題，例如：
1是不是所有物體都可以靠摩擦帶電，電是不是物質的普遍屬性？
2是不是所有物體當接解或靠近帶電體時都可以獲得電?
3哪些物體會使電的傳遞停滯，哪些利於電的傳遞?哪些物體最容易被帶電體吸引？
4斥力和吸力之間有什麼關係?它們之間是否有聯係，抑或是完全獨立的?
5在虛空處在壓縮空氣中，在高溫下，電的強度是增還是減?
6電和產生光的能力之間有什麼關係?這一關係可以得出什麼結論?
為了解答這些問題，杜菲進行了一係列實驗。他首先發。現能夠帶電的不僅限於琥珀之類的物品，任何東西，包括金屬都可以帶電，於是糾正了前人將物體分為“電的”，和“非電的”兩類的做法。為了證實一切物體都可以帶電，杜菲以自己的身軀做實驗。他讓助手用繩子把自己懸吊在天花板上，然後帶上電；當另一個人接近他時，從他身上發出電火花，產生劈劈啪啪的聲響。
杜菲最大的貢獻是分清兩種電。他把兩小塊軟木包上金箔，用絲線懸掛在天花板下，取一玻璃棒，用絲綢摩擦後，分別接觸這兩塊軟木，結果軟木互相排斥。他又做了一個實驗，取一鬆香棒，用羊皮摩擦後接觸一軟木，而用絲綢摩擦後的玻璃棒接觸另一軟木，結果發現兩塊軟木互相吸引。他再用其他許多材料繼續實驗，發現有的相互吸引，有的互相排斥。於是杜菲認定電有兩種。他把玻璃產生的電稱為“玻璃電”，鬆香產生的電叫“鬆香電”。
萊頓瓶的發明使電學研究又上了一個台階。1745年，德國的克萊斯特(1700～1748)做了一個實驗。他用鐵釘把電通到窄口藥瓶中，瓶中盛水，瓶子與其他物體絕緣。原來他是想把電存在水中。讀者也許會覺得他的想法太幼稚，請不要譏笑他，原始的觀念往往導致科學的重大發明，克萊斯特試驗果然有一定效果，他再用鐵釘將瓶內的水和外界接通時，出現了強烈的放電現象。
克萊斯特沒有放過這一現象，而是進一步尋找儲存電的規律。他發現，瓶口及外表麵必須幹燥(注：不然電就會沿表麵爬走了)；如果瓶裏裝的是水銀或酒精，效果更好。
克萊斯特把這一發現寫信告訴了好幾位友人，他們都回信說重複做了實驗卻沒有能夠得到同樣的結果，原來克萊斯特在信中少說了一句話：實驗者在用釘子通電時，要手持瓶子的外表麵，人站在地上(注：也就是說，瓶子的外表麵必須接地)。由於這個原因，克萊斯特的發現沒有引起注意。
與時同時，另外有一位實驗家在荷蘭也做了類似的實驗。他是萊頓大學物理學教授穆欣布羅克。他把金屬槍管懸掛在空中，與起電機聯接，另從槍管引出一根銅線，浸入盛水的玻璃瓶中，助手一隻手拿著玻璃瓶，穆欣布羅克在一旁搖摩擦起電機。正在這時，助手無意識地將另一隻手碰到槍管，頓時感到電擊。於是穆欣布羅克自己來拿瓶子，當他一隻手碰到槍管時，果然也遭到強烈電擊。
穆欣布羅克不久寫信給友人，信中寫道：“蒙上帝憐憫，我才免於一死。我就是為法蘭西王國也不願再冒這個險了。”信中他詳細描述了實驗的條件，所用器材和人的姿勢。寫得如此真切，令有冒險精神的讀者無不躍躍欲試。後來這封信公開發表。許多人重複了萊頓的實驗，萊頓瓶也由此得名。
在用萊頓瓶做試驗的人當中，有一位法國電學實驗家叫諾勒特最出色。他改進了萊頓瓶，大大提高了電的容量。1748年他在巴黎讓二百多名僧人(修道士)在巴黎修道院前手拉手排成圓圈，讓領頭的和排尾的手握萊頓瓶的引線，當萊頓瓶放電時，幾百僧人同時跳起來，使在場的貴族們無不目瞪口呆。諾勒特組織的表演使電的聲威達到了高潮。
萊頓瓶的神奇不脛而走，消息傳到了美利堅合眾國，又引出一番轟轟烈烈韻情景，這時有一位有名的人物做了許多實驗。他就是美國駐英大使富蘭克林。
能裝電的瓶子
17世紀中葉，根據摩擦起電的道理，人們製造了能夠攜帶大量電荷的靜電起電機。但是那時人們還不知道怎樣保存電荷，每次用電時都使用靜電起電機起電，很不方便。這時，有的人就在思考：糧食可以裝在麻袋裏，水可以裝在水桶裏，電是看不見、摸不著的東西，能不能也想個什麼辦法把它裝起來呢?
1745年，荷蘭萊頓大學的馬森布羅克在做電學實驗的時候，無意中把一根帶電的鐵釘放在了玻璃瓶裏。不一會兒，當他要把鐵釘取出來時，一手拿著瓶子，另一個手剛觸及到鐵釘，意外地感受到了電的刺激。馬森布羅克又重複實驗了多次，每次都有這樣的感覺。後來，他把起電機攜帶的電荷用金屬線引出來，通進一個玻璃瓶子裏。當把起電機拿走以後，他一手握瓶、一手觸及金屬線時，竟然受到了更加強烈的電刺激，他說“手臂和身體產生了一種無法形容的恐怖感覺，我以為自己的命要沒了”。
不久，馬森布羅克公布了自己這個意外的發現：把帶電的物體放進玻璃瓶裏，就可以把電保存起來。多少年來，有多少人為找存放電荷的方法冥思苦想沒有成功，而馬森布羅克卻在無意中解決了這個難題。這真是“有心栽花花不開，無意插柳柳成陰”。
馬森布羅克的發現，誕生了電學史上第一個保存電荷的容器。它是一個玻璃瓶，瓶裏瓶外分別貼有錫箔，瓶裏的錫箔通過金屬鏈跟金屬棒連接，棒的上端是一個金屬球，露在瓶的外麵。由於這個裝置是在萊頓城首先製成的，所以叫做萊頓瓶。
萊頓瓶充電時，讓帶電體跟萊頓瓶上的金屬球接觸，瓶裏的錫箔會通過金屬鏈帶上與帶電體同性的電荷。由於靜電感應的原因，在瓶外錫箔的內表麵將出現與瓶裏錫箔異性的電荷，而瓶外錫箔的外表麵將出現與瓶裏錫箔同性的電荷。田接地的導線與瓶外錫箔的外表麵接觸就可以把外表麵的電荷引入大地，再把這個導線撤去，這樣就使瓶外錫箔內表麵的電荷保留了下來。然後將帶電體撤走以後，瓶裏錫箔所帶的電荷就可以保留一段比較長的時間了。
如果我們用一個有絕緣把的金屬叉(也叫放電叉)，使它的一端接觸萊頓瓶外的錫箔，另一端靠近金屬球，這時就會出現電火花。這就是裏外錫箔的異性電荷發生的中和放電現象。在放電以後，萊頓瓶上就不再帶有電荷了。
直到今天，萊頓瓶作為最簡單的貯電容器，仍然是電學實驗中的一種重要的儀器。後來，在萊頓瓶基礎上發展起來的電容器，廣泛應用在無線電技術的各個方麵，成為發展現代科學技術不可缺少的電器元件。
深海報警
船舶或飛機在大洋中失事時，如無法用無線電發出求救信號，則可以向深海投擲炸藥包作為呼救信號。2千克炸藥在1千米深的海洋中爆炸時，發出的聲波可傳播到幾千米之外。由幾個海岸監聽站從不同位置收到的報警聲，就能較準確地測定失事地點並組織營救。用同樣的辦法也可以測定洲際導彈或宇宙飛船返回時的濺落位置。
聲波在深海中傳播得遠，是因為存在一個深海聲道。它與海麵、海底都保持一定的距離，聲波在這個通道裏傳播時，很少遭受海麵和海底反射時造成的能量損失。這就像人們利用空管子對著講話，它能把聲音傳得很遠。深海聲道具有這一特性，是由於不同深度的海水的溫度不同，因而聲波傳播的速度也不同。在深海聲道的上方，溫度隨深度下降，使產速也隨深度下降，即越向上聲速越快，聲波受海水折射後向下彎曲傳播；它的下方為深海同溫層，聲速隨深度的增加而增加，即越向下聲速也越快，聲波受折射後上彎曲傳播。結果，不同溫度的海水層像透鏡聚焦一樣，把聲波的能量聚集在聲道內。不僅如此，在深海聲道的某些地方，聲能特別集中就好像透鏡的焦點一樣，這些區域叫“會聚區”。在大洋中，每隔30～50海裏就有一個會聚區。正是這種深海聲道裏的會聚作用和接連不斷的會聚區的存在，才使聲波能在深海中作超遠距離的傳播。
神奇的電流效應
誰都沒有直接看見過電流，但是誰都知道日常生活中許多東西離開了電不行，都知道電的威力強大無比，這就涉及到電流的各種效應，有些效應還奇特得令人難以想象。現在，我們就簡單談談這方麵的情況。
我們先談談電流的熱效應。1800年，伏打電池發明以後，人們發現電流通過導體時，導體會發熱，這就是電流的熱效應。它和哪些因素有關呢?第一個用實驗揭開這個秘密，並且做出精確的定量計算的，是英國青年物理學家焦耳。1840年，22歲的焦耳做了通電導體發熱的實驗，他巧妙地設計了實驗裝置，把通電的電阻絲放在純淨的水中，用電阻絲產生的熱量使水升高溫度，溫度升多少由溫度計測出。焦耳廢寢忘食地進行實驗，終於發現了一個重要的規律：電流通過導體放出的熱量，跟電流強度(指單位時間流過導體截麵積的電量)的平方、導體的電阻、通電時間三者成正比。1842年，俄國物理學家楞次也獨立地發現了這一定律，這就是焦耳—楞次定律的由來。
電流熱效應有著廣泛的應用。大家所熟悉的電爐、電烙鐵、電熨鬥、電烤箱、電熱器等各種電熱設備，都是以焦耳定律作為理論依據設計的。電流熱效應還被用來焊接金屬，爆破時引發炸藥，軍事上引爆地雷，現代養雞場裏用來孵化小雞，科學實驗中熱恒溫箱，電熱保暖服等。但也應注意，電流熱效應有時也會帶來危害，比如燒壞器件，甚至引起火災和人員傷亡。為了防止這些危害，人們已經能有效地采取冷卻措施和保險措施，保證了人員和設備的安全。
我們再來看一看電流的化學效應。電流通過導電溶液時，溶液會發生化學變化，這種現象就叫做電流的化學效應。在盛有硫酸銅溶液的玻璃杯裏，直立放人兩根碳棒，用導線把它們和直流電源相連接，溶液中就有電流通過。過幾分鍾以後就會看到，和電源負極相連的碳棒上出現了一層紅色的銅，這層銅就是硫酸銅溶液在電流的作用下發生化學變化後分解出來的。利用電流的化學效應，可以電鍍各種金屑製品，使它們的表麵更加光亮，提高耐磨和防鏽的能力。利用電流的化學效應，能提煉高純度的金屬，比如電解銅，可以得到純度為99999％的銅。還可以通過電解水的方法，製取氫和氧，為尋找新能源提供了條件。
溫差電效應。1821年，德國物理學家塞貝克發現了如下一種奇怪的現象：把兩根銅絲接在電流表的兩個接線柱上，使兩根銅絲的另外兩端分別與一根鐵絲的兩端相繞纏在一起。然後，把相繞纏的一端放在盛有冰水混合物的容器裏(冷接頭)，保持低溫；另一端放到火焰上加熱，使它升到很高的溫度(熱接頭)。這時候就可以發現電流表的指針發生了偏轉，這說明電路裏有了電流。這種電流當時叫做熱電流，後來就叫成了溫差電流。溫差電流的大小同兩種金屬的性質有關，還與兩個接點上的溫度差有關。溫差電效應可以用來測量溫度，製成靈敏度很高的溫差電偶溫度計。對於半導體來說，這種效應用處更大，可以製備溫差電池，用來發電或作為電源使用。
電致伸縮效應。在自然界中有些物體的性能很特別，像石英、電氣石等晶體，在它們的兩個表麵上施加壓力或拉力，兩個表麵就會分別顯示出正、負電性。這種現象就叫做“壓電現象”。反過來，把這類晶體的兩個表麵和電源的正、負極相連，就會發現在電流流過晶體的時候，晶體就會發生機械形變，伸長或收縮。這種現象就叫做“電致伸縮”。利用電致伸縮原理，可以製造超聲波發生器、晶體耳機等。
最後，我們再看一看電流的生物效應。自從伽伐尼發現動物電以後，電流的生物效應越來越引起了人們的關注。在長期的研究和實踐中，人們逐漸認識到各種生物體都有生物電流的存在。大家都知道的心電圖、腦電圖，就是把人體心髒或腦部產生的電流，經過儀器處理後再顯示出來的圖像。外界電流對人體的各個部位能產生不同程度的影響，這也是電流的生物效應。早在18世紀中葉，就有人用電治療過麻木的手指。現在，電療已成為常見的一種治療手段。有的科學家還設想；如果把聲音信號變成電信號，然後用它去刺激聾人的適當部位，就有可能使他們的聽覺得以恢複，這可能會給成千上萬的耳聾病人帶來福音。
此外，還有電流的磁效應，這也是本書主要討論的內容之一，在以後的內容中你還可以看到“電”與“磁”種種奇妙的關係。
最早的發現
我們的祖先早在遠古時代新發現一種石頭能吸引鐵釘子，當時就把這類石頭叫做“慈石”，意思是說它可以吸鐵，就像慈愛的媽媽能吸引自己的子女一樣具有吸引力。公元前3世紀，也就是離現在2300多年以前的春秋戰國時期，在《呂氏春秋》這部古典名著裏，就有“慈石召鐵”的記載，意思是說“慈石可以吸引鐵”。
秦始皇統一中國以後，他為了逍遙作樂，不惜耗費大量的人力和物力，建造富麗堂皇的阿房宮。由於他的這一舉動很不得人心，曾多次遭到行刺，但都僥幸脫險，因此他整日提心吊膽，生怕被人刺死。於是秦始皇在建造規模宏大的阿房宮時，為了防範刺客人宮行刺，他命令建築工匠們在大門上設計安裝了秘密的警衛裝置。聰明的工匠們根據已有的經驗，用當時還叫“慈石”的原料修建了大門。對此，在一本叫做《三輔黃圖》的書中就有記載。書中寫著：阿房宮“以磁石為門”，“朝者有隱甲懷刃，入門而脅止”。意思是說，阿房宮的門是用磁石砌成的，進去的人如果有暗藏武器的，一進門就能被發現。可見，有了磁石門以後，身披鐵甲，懷揣利刃的刺客想馮進阿房宮是辦不到的，一到門口就會立即被識破。
用磁石壘成磁石門，這是我們的祖先在科學技術史上的一大創舉。後來，我們的祖先還發現磁石有指示南北方向的性質，利用這種性質，在2000多年以前，中國人就發明了世界上第一個指南工具，取名叫“司南”。它的形狀像把勺子，放在一個光滑的平板上，輕輕轉動並當它停下來的時候，它的把柄一端就指向南方。後來，司南就逐步演變成使用更為方便的指南針，也叫羅盤，並傳到了世界各國。有人說“中國是磁的故鄉”，確實當之無愧。
在長期的實踐活動中，人們把能吸引鐵一類物體的性質，叫做磁性，把具有磁性的物體叫做磁體，如果磁體的磁性能長期保留的活，這種磁體就叫永磁體。永磁體有天然磁體和人造磁體。人們通過對人造磁體的研究，發現它有兩個磁極，一個叫南極，也叫S極；另一個叫北極，也叫N極，在兩個磁極的地方吸引鐵質物質的能力最強。
同正負電荷之間會發生相互作用一樣，磁體不同性質的兩個磁極之間也有相互作用力，這種力叫做磁力。同名的磁極相互排斥，異名的磁極相互吸引。所不同的是，正負電荷可以分開，而一個磁體的南極和北極卻不能分開。長期以來人們做了許多實驗，發現無論把一塊磁體分割成多少小塊，每一小塊仍然會含有一個南極和一個北極。一個磁體上的南極和北極是永遠不會分開的，它們總是成對出現，是怎麼也分隔不斷的。
把一根沒有磁性的鐵釘放在條形磁鐵一端的附近，它立刻就會變成有磁性了，也就能吸引鐵屑了。這種把原來沒有磁性的物體變成有磁性物體的現象，就叫做磁化，也叫做磁感應。不同的物質磁化情況是不一樣的，因此它們有不同的用途。
與電荷周圍存在著一種叫做電場的特殊物質一樣，在磁體周圍也存在著一種特殊形式的物質，我們把它叫做磁場。磁力就是通過磁場的媒介作用來傳遞的。
大家已經知道，客觀存在的東西就是物質，它的存在是不以人的意誌為轉移的。但是，大家可能還不太了解，客觀存在的物質有兩種形式，一種是有形的物質，它由分子、原子組成，看得見，摸得著，比如，銅、鋁、鋼鐵等等；另一種是無形的物質，它不是由分子、原子組成，看不見，摸不著，但是它具有物質的摹本屬性，比如具有能量等等，科學實驗中也是可以測量的。比如我們現在談到的磁場，還有前麵講到的電場，都是這樣特殊形式的物質，它們確實是客觀存在的一種具體的東西。
人們雖然很早對磁場就有了一定的了解，但隻局限於一些直觀的現象，而對磁本質的認識卻很晚。經曆了漫長的歲月之後，直到1820年丹麥人奧斯特才把這個秘密揭示了出來。
曆史的轉折
1681年7月，法國物理學家阿拉哥記載了由於雷擊引起鐵質物體磁化的事實。此事引起了很多科學家的深思。到了18世紀，人們發現閃電實際上就是通過空氣的強大電流，於是就自然地聯想到電與磁之間是否存在著某些聯係呢?為了弄清楚這個問題，丹麥科學家奧斯特付出了辛勤的勞動，立下了頭功。
1820年，奧斯特精心設計了一套實驗裝置。當他把一個指南針移近一根通有電流的導線的時候，奇跡發生了!他意外地發現指南針偏轉了，而且偏轉得還很厲害。於是奧斯特斷言：不但磁鐵具有磁性，電流也具有磁性，也可以產生磁力作用。奧斯特本想通過實驗來說明電與磁缺乏聯係這一觀點，然而在無意中卻得到了相反的結果。這個偶然的發現，揭開了電流可以產生磁場的秘密，這就是著名的奧斯特實驗。
從阿拉哥看到雷擊能使鐵質物體磁化，到奧斯特實驗發現了電流的磁效應，整整經曆了140年的時間。科學家們終於初步揭開了磁和電的聯係，這是人類認識上的一次飛躍，也是電磁學發展過程中的一個裏程碑。
讀到這裏，也許你會提出疑問：磁性起源於電流，可是永久磁體的磁性又是怎麼回事呢?它們沒有通過電流啊!
差不多與奧斯特同時，安培也發現了電流的磁效應。1822年，安培進一步提出了分子電流假說，他認為在原子、分子或分子團等物質微粒的內部，存在著一種叫做分子電流的環形電流，正是它的存在，使每個物質微粒都形成了一個小磁體。物體在沒有磁化時，所有分子電流的方向是雜亂無章的，它們形成的小磁體也亂七八糟地排列著，使分子電流的磁性都相互抵消了，物體對外不顯磁性。當物體被磁化的時候，在外磁場的作用下，所有分子電流產生的磁場方向變得大致相同，因此就合成了一個比較強的磁場，這就是磁化了，對外就顯示出較強的磁力作用了。
安培的分子電流假說，既解釋了物體磁性的起源，也說明了磁性的電本質。在後來的進一步研究中，科學家們認識到分子電流就是由原子內部的所有電子繞原子核運動和電子自旋運動所形成的一個等效的電流，這就進一步證明了安培假說的合理性。
從上麵的事實人們自然會聯想到，既然電流能產生磁場，而電流是由電荷的定向運動形成的，因此隻要有電荷的運動，就一定伴隨有磁場的產生。假如電荷不運動，那麼它隻有電場，決不會產生磁場。
地球磁場
在第二次世界大戰中，出現了一種叫做磁性水雷的新式武器。當軍艦在布雷區上方的水麵上通過時，水雷就像長了眼睛一樣，自動迅速地追擊軍艦，準確地把它炸沉。
為什麼磁性水雷這樣神通廣大呢?這是因為地球是個巨大的磁體，在它的周圍充滿了磁場。用鋼鐵材料製成的軍艦被地球的磁場所磁化，變成了一個在海上遊動的磁體，於是就產生了“軍艦磁場”。在磁性水雷中有一個可以繞水平軸轉動的磁針，用來控製起爆電路。當帶有磁場的軍艦駛入布有磁性水雷區域的時候，水雷會受到軍艦磁場的作用，其內部的磁針就會轉動起來並接通起爆電路，從而將軍艦炸沉。
指南針總是指向南北方向的事實，正好也說明了地球磁場的存在。但一般說來，地磁場比較微弱，它的強度隻是常見的永久磁鐵磁場強度的萬分之一。根據異名磁極相吸的原理，指南針南極應指向地磁場的北極，而指南針的北極應指向地磁場的南極。可見，地磁場的南極位於地球的北極附近；而地磁場的北極位於地球的南極附近。
但是，連接地磁場兩極的地磁軸與連接地球地理位置兩極的地理自轉軸並不重合，兩者之間有一個不大的交角，這個角叫做地磁偏角。早在公元11世紀，我國古代科學家沈括通過精心的觀察，發現磁針並不指向正南，而是略微偏向東一些。這是科學史上對地磁偏角現象第一次做出的正確解釋，這要比歐洲人對這一現象的認識早400多年。
現在我們來做一個實驗：把磁針用一根細線穿過它的中心懸掛起來。這時我們會發現磁針的指北端向下傾斜，指南端向上翹起，磁針不是停留在水平位置上。假如這個實驗是在南半球做，情況正好相反，磁針的指南端向下傾斜，指北端向上翹起，也不會停留在水平位置上。我們把懸掛起來的磁針與水平方向間形成的夾角叫做磁傾角，在地球上不同地方，磁傾角的大小是不相同的。
地球磁場的強度、磁偏角、磁傾角，構成了地球磁場的三要素，簡稱“地磁三要素”。一般說來，在地球上的不同地方，地磁三要素是不同的。但從一個地方到鄰近的另一個地方，它們雖有變化，但是變化得十分緩慢而微小。然而在有些地方，地磁場三要素的變化非常劇烈，這叫做“地磁異常”。造成地磁異常的主要原因是由於埋在地下的各種岩石和礦物質具有明顯的磁性，進而對磁針產生了吸引力作用的緣故。一般說來，如果出現這種情況，就可以斷定地下有鐵礦。1954年，我國一支地質探礦隊，就是利用這種方法在山東發現了一個儲藏量近億噸的大鐵礦。經過進一步的勘探，發現這個大鐵礦在地下450米左右，麵積達4千米2，鐵礦層厚度達60多米。利用地磁場的變化，不僅可以探鐵，而且還可以探鎳、鉻、金以及石油等多種地下資源。
利用地磁場的變化情況，科學家們還可以預報地震。我們知道，在地殼中的岩石有很多都是有磁性的。地震時這些岩石因受力的作用而發生形變，隨著形變的發生，它們的磁場也會發生變化，從而會造成地磁場的具體異常，這就是平常說的“震磁效應”。我們隻要掌握震磁效應的規律，利用測量儀器密切監視地磁場的變化情況，並且有效地排除其他幹擾，就能對地震做出比較準確的預報，從而減少財產的損失和人員的傷亡。
超導體的奧秘
150多年前的一個寒冷冬天，俄國彼得堡軍需倉庫發生了一件很奇怪的事。這一天，當倉庫保管員打開倉庫大門時，發現軍大衣上的紐扣都不翼而飛了，隻在紐扣位置處剩下了一點點粉末。這是怎麼回事呢?後來經過調查才明白，軍大衣上的紐扣是由白錫製成的，白錫在溫度低於零下18攝氏度時，就變成了粉狀的灰錫脫落掉了，所以隻剩下了點點的粉末。
為什麼白錫在低溫下會變成粉狀的灰錫呢?其實，這個道理很簡單，就跟水在0攝氏度以下變成固體的冰一樣。大家都知道，物質的物理性質依賴於溫度，比如水在0攝氏度變成冰，在100攝氏度以上就變成水蒸氣；空氣在常溫下是五色透明的氣體，但當溫度低於零下193攝氏度時，就會變成淺藍色的液體；汞(水銀)在常溫下是閃耀銀光的液體，但在零下39攝氏度時就會變成固體，所以在很寒冷的地方，人們都不使用水銀溫度針。所有這些例子，都是物體在低溫下表現出的物理性質。
1911年，荷蘭物理學家卡曼林·昴尼斯和他的學生在實驗中又發現了物體在低溫下的另一個重要特性——超導電性。當時他們做的實驗是檢測汞在低溫下的電阻，他們把汞的溫度逐漸降低，當溫度降到零下268攝氏度時，一個奇妙的現象發生了，他們測出汞的電阻突然完全消失而變成了零。
後來，物理學家又相繼發現了鉛、鋅、鋁等20多種純金屬和900多種合金、500多種化合物在低溫條件下都具有電阻消失的現象。人們就把這種特性叫做超導電性。把電阻消失時的溫度稱為臨界溫度，把在臨界溫度下具有零電阻特性的材料統稱為超導體。
超導體具有很多獨特的性能，最突出的特性就是在臨界溫度以下電阻為零，這時在超導體內流動的電流可以很大又不會發熱，因此沒有能量損耗。換句話說，超導的實現，能為人類節約大量的能源。
超導體的這種高載流能力和零電阻特性，使它能長時間無損耗地儲存大量電能。需要時，儲存的能量可連續地或脈衝式地釋放出來。把它做成電感儲能裝置，可作為激光武器的能源。目前，科學家們正在研製功率大；體積小、重量輕的超導發電機，這種發電機將是超導技術在軍事上最先得到應用的項目之一。這一項目研製成功之後，必將對未來的戰爭產生巨大的影響。
用超導體製成的計算機，具有計算速度快、體積小、耗能低、使用方便等優點。它的計算速度比目前最先進的半導體計算機要快近百倍，而信息存儲量也能大大增加。將它用於機載預警雷達係統，能極大地提高係統的工作效率。
20世紀70年代以來，各國科學家都積極開展了超導技術在海軍艦艇方麵的應用研究，並已初見成效。用超導電、磁力推進裝置代替螺旋槳推進部件，使超導艦艇具有結構簡單、推力大、航速快、無噪聲、造價低等優點，還可以降低紅外輻射，不易被敵方發現，從而提高自我生存能力和快速突防能力。
1990年，日本研製了一種新型的常溫超導材料，這是世界上懸浮力最強的超導材料。它不僅可以用來製造高速磁懸浮列車，還可以用於發射航天飛機。用於發射航天飛機的超導磁懸浮發射裝置，是一條3500米的水平導軌，終端與200米高的垂直軌道相連接，形成90度角的陡坡。發射時，航天飛機在磁懸浮力的作用下，沿水平方向前進並逐漸加速，到水平終端又高速垂直向上飛行，即可以升空了。采用超導磁懸浮發射裝置，可以成倍減輕航天飛機的重力，推力大，速度快，耗能少，安全可靠，還可重複使用。
超導技術也可以用於超導探測儀，用來探測潛艇。還可以用於超導天線、超導衛星、超導粒子束武器等等。超導體具有廣闊的應用前景。
極光和磁爆
1972年夏天，在地球的北極出現了一種奇怪而有趣的現象：在漆黑的北極上空，一會兒奇光異彩，一會兒白光衝天；指南針搖來擺去、抖動不止；靠地磁場“導航”的鴿子也驚慌失措，四處亂飛……
這些反常的現象是怎麼回事呢?一般說來，地磁要素的變化是很緩慢的，但是有一種情況很特殊，它不但會發生突然變化，而且變化得十分劇烈，這就是磁爆。上述奇特的現象就是一種磁爆現象，它的發生，跟太陽的活動情況有著密切的關係。
太陽是個熾熱的大火球，它不斷向四周輻射出巨大的能量。當太陽黑子活動劇烈的時候，它放出的能量就相當於幾百萬個原子彈爆炸時的威力，同時又噴射出大量的帶電粒子，在這些帶電粒子流周圍也有強烈的磁場。當這些帶電粒子流射到地球上時，所形成的強烈磁場會使地磁三要素發生強烈而急劇的變化，這就形成了磁爆。隨著磁爆的發生，就出現了上麵所說的那一連串的奇特現象。科學家們經過研究，發現最強烈的磁爆現象，大約10多年出現一次。
和磁爆密切相關的奇光異彩就叫做極光，它比我們在節日之夜看到的煙花還要漂亮。有的像條條彩虹，五顏六色，隨風歌舞；有的像一湖月光，微風乍起，波影閃閃；有的像珍珠寶石，鑲嵌夜空，晶瑩閃亮；有的像探照燈光，劃破夜空，白亮無比。它們忽明忽暗，變化無窮，交相織印，美麗壯觀，整個天空光彩奪目，景色異常，猶如仙景，令人流連忘返。
為什麼會出現極光呢?這是因為在磁爆發生的時候，從太陽輻射出來的大量帶電粒子流，在地磁場的作用下，會偏向地磁北極或地磁南極。由於太陽輻射出來的帶電粒子流進入地球的大氣層時具有極大的速度，並和稀薄的大氣層中的氣體原子發生猛烈的撞擊。在撞擊過程中，帶電粒子把所帶的能量傳給了氣體原子中的外層電子，而這些電子緊接著又把獲得的能量釋放出來，於是就發射出了可以看見的光。由於上層空氣中含有很多種氣體元素，它們在帶電粒子流的撞擊下，就會輻射出多種不同色彩的光，比如氖氣發出紅光，氬氣發出藍光等等。因此，極光通常是五彩繽紛、豔麗異常也就不難理解了。
探索磁的性質
想象一下乘坐一列不接觸地麵滑行的列車飛駛的情景，你感覺不到來自鐵軌的振動，聽不到車輪碰撞發出的噪聲，在列車以每小時400千米的速度直奔旅程的終點時，你隻要舒坦地坐著就可以了。
這是在夢中嗎?不，這不是夢!雖然你很可能沒有乘過這樣的列車，但這種懸浮在空中幾厘米高度的高速列車在一些國家已正式進入商業運行，它被稱為磁懸浮列車。是什麼使得車廂懸浮起來的呢?信不信由你，是磁體使它們浮起來的。
說到磁體，你可能會想起家中電冰箱上用來夾紙條的那個小磁體。其實，我們所熟悉的許多設備，如門鈴、電視機和計算機中都有磁體。
現代生活和生產中應用磁體的地方很多，但磁體並不是新玩藝。早在2000多年前，居住在馬格尼西亞地區(希臘境內)的人們就發現了一種不尋常的岩石。這種岩石含有磁鐵礦石，能吸引含鐵的物質。磁鐵礦石和磁體這兩個英文名詞都來自於馬格尼西亞這一地名。磁性(magnetism)是指磁體能吸引其他物體的性質。
大約在2000多年前，中國人發現了磁體的另一種有趣的性質。那就是如果把一塊磁石琢磨成匙狀，讓它能在水平麵上自由地轉動，磁石的某一個部位(匙柄)總是指向南方，匙的另一端指向北極星的方向。由於這個緣故，磁石也被稱為北極石。
你所熟悉的一些磁體並不是天然的，而是人工製造的，它們跟天然磁石具有相同的性質。任何磁體，不管其形狀如何，都有兩個端點，即兩個磁極。所謂磁極(magnetic pole)是指磁體上磁性最強的部位。正像一塊磁鐵礦的一端總是指向北極星那樣，人造磁體的一個磁極也總是指北，科學家將這一極稱為磁體的北極，磁體的另一極稱為南極。兩個北極或兩個南極叫做同名磁極；一個北極和一個南極叫做異名磁極。
當你將兩塊磁體彼此靠近時會發生什麼現象呢?如果你將兩個北極靠近，磁體就會彼此推開；如果將兩個南極彼此靠近，情況也一樣。但是，如果你用一塊磁體的北極去靠近另一塊磁體的南極，那麼兩塊磁體就會彼此吸引。同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。”
磁體之間的吸引力或排斥力就是磁力。能產生磁力的任何物體都是磁體。
前麵描述過的磁懸浮列車，就是依據同名磁極相互排斥的原理製成的。列車底部的磁體和地麵導軌的磁體極性相同。同名磁極相互排斥，列車廂體便懸浮起來。其他磁體則推的推、拉的拉，牽引列車向前奔馳。
如果將一塊條形磁體從中間鋸斷，分成兩塊，想一想，會發生什麼現象?會不會一塊是北極，另一塊是南極?不會的。你得到的是兩塊磁體，並不是兩個磁極。這兩塊小磁體，都有自己的北極和南極。如果將這兩塊磁體再一分為二，就會得到四塊磁體。
在磁體上，磁極的磁力最強，但磁力並不局限在磁極，磁體的周圍都存在著磁力的作用。磁體周圍有磁力作用的區域稱為磁體的磁場(magnetic field)。磁場的存在，使磁體間不通過接觸便發生相互作用。
磁感線從一個磁極出發，圍著磁體沿曲線前行，最後返回到另一磁極。磁感線從一個磁極到另一個磁極形成一條封閉的回路，磁感線之間永不相交。
兩個或多個磁體的磁場相互疊加，就會形成一個合磁場。兩塊條形磁體的磁極彼此靠近時所產生的磁場就會形成合磁場。
如果你將一塊木頭、玻璃或塑料片靠近一堆回形針，會怎麼樣？沒有怎麼樣，這些材料對回形針不起任何作用。但是你若將一塊條形磁體靠近這堆回形針時，回形針就會被吸附在磁體上。為什麼有些材料會產生很強的磁性，而另一些就沒有呢?
材料的磁性取決於這種材料的原子結構。所有的物質都是由原子構成的，原子(atom)是化學元素的最小單位。目前已發現的化學元素(element)有100多種，它們組成了自然界中的所有物質。
原子的中心是原子核(nucleus)，原子核中包含質子(proton)和中子，質子帶一個正電荷。在原子核外的軌道上繞原子核運動的是電子(electron)，它帶有一個負電荷。當電子繞原子核運動時，自身也在做自旋運動。運動的電子會產生磁場，正是原子中電子的自旋運動和軌道運動，使得每一個原子都相當於一個微小的磁體。
在絕大多數的材料中，原子磁場的指向是雜亂無章的，結果使得各個磁場幾乎被完全抵消了。所以，絕大多數材料的磁性是很微弱的，通常無法檢測到。
而在某些材料中，各個原子的電子自旋產生的磁場彼此排列得很整齊。幾十億個原子組成一個集團，其中所有的原子產生的磁場，都排列整齊，這樣的集團我們稱它為磁疇(magnetic domain)。磁疇作為一個整體，它的作用就像一塊很小的條形磁體。
在材料未被磁化時，磁疇的指向是雜亂無章的，一些磁疇產生的磁場和其他一些磁疇產生的磁場彼此抵消，這時材料不顯磁性。材料被磁化後，其中所有的磁疇(或絕大部分磁疇)都沿相同的方向排列。或者說，磁疇排列整齊了。
如果某種材料內部形成了磁疇，該材料就可能成為較強的磁體。如果一種材料能顯示出極強的磁性效應，我們就稱它為鐵磁材料(ferromagnetic material)。鐵磁性一詞來自於拉丁文Ferrum，原意是“鐵”。鐵、鎳和鈷是我們所熟悉的鐵磁性材料，另外還有像元素鈁和釹等都可以做成極強磁性的磁體。還有一些強磁體是用合金製成的。
我們知道，磁鐵礦存在於自然界中。但我們日常所使用的磁體二般都是人造的。磁體可以用鐵磁性材料來製造，方法就是將未被磁化的鐵磁材料放在強磁場中或者用強磁體的一個磁極去摩擦它。
如果磁場足夠強，材料中會發生兩個變化過程。首先，與磁場方向一致的磁疇，隨著相鄰磁疇的整齊排列，磁場變得更大；其次，那些與磁場方向不一致的磁疇，轉向與磁場的方向一致。這樣，大部分磁疇取向相同，磁疇排列整齊了，該材料也就成為一塊磁體。
知道了製造磁體的方法，就可以明白為什麼一個未被磁化的物體，如回形針等，能夠被磁體所吸引；回形針是由鋼製成的，也就是說其主要成分是鐵。磁體的磁場使回形針中的磁疇排列整齊，回形針也就成了一個磁體。它的北極麵向磁體的南極，彼此就產生了吸引力。同樣的道理，這個回形針也能吸引其他回形針。但是，若將磁體拿走，回形針中的磁疇又回到雜亂無章的排列狀態，這時，回形針就不再是磁體了。
製造回形針的普通鋼是很容易磁化的，但它們也容易失去磁性，由這樣的材料製成的磁體稱為非永久磁體。其他一些類型的鋼較難磁化，但也容易保留磁陛，由這些材料製成的磁體稱為永磁體(permanent magnet)。
正如回形針中磁疇的排列變得雜亂無章時，回形針會失去磁性一樣，一塊永磁體也有可能失去磁性。最簡單的方法是重重地摔或敲打磁體。磁體受到重擊時，它的磁疇排列就不再整齊。加熱也會使它的磁性消失，因為物體受熱時，其中的粒子會運動得更快、更雜亂，磁疇也就更難排列整齊。實際上，超過一定的溫度，所有的材料都會失去磁性，這一溫度隨材料的不同而不同。
掌握了磁疇的知識，你們就能明白為什麼將一塊磁體鋸成兩半之後，並不是兩半各剩一個磁極了。在條形磁體中間，存在著許許多多磁疇的北極和南極，彼此相對排列，磁性互相抵消。
而在磁體兩端的磁疇磁極，它們並不麵對相反的磁極，因此就產生很強的磁性。如果將磁體分割成兩半，其中的磁疇依然按同樣的方式排列著，因此，半塊磁體的兩端同樣分別有許多的磁疇南極和北極，構成很強的磁性。
電流和磁場
1820年的一天，丹麥科學家漢斯·克裏斯琴·奧斯特正在哥本哈根大學給學生講課。課堂上，他將演示通電導線。當電流接通時，導線附近的一個指南針動了一下，並改變了指向。
他大吃一驚，感覺是不是實驗裝置中的某些部件出了毛病。奧斯特作了進一步的研究，他在導線周圍放置了好幾個指南針，發現隻要一接通電源，指南針的指針會環繞導線排成一個圓圈。
奧斯特的這一發現揭示了電和磁之間的聯係。它們之間究竟有怎樣的聯係?為了搞清這個問題，我們必須先學習電流知識。
在第一節我們已經知道，所有物質內部都含有電子和質子，電子和質子都帶有電荷(electric charge)。電子帶負電荷，質子帶正電荷。
電荷通過導線或其他導體時，就產生了電流。電流(electric current)是電荷在導體中的流動。單位時間內通過導線的電量就是電流強度。電流的單位是安培(A)，這是以科學家安培的名字命名的，常常被簡寫為“安”。電流的大小告訴我們每秒鍾通過某一處電量的多少。
那麼，電荷運動跟磁現象究竟有什麼關係呢?噸流產生磁場。由直線電流所產生的磁感線是以導線為圓心排列的同心圓。電流的方向決定了磁場的方向。如果電流方向反向，磁場方向也隨著反向。
安培做了大量的實驗，研究電和磁現象。他假設所有的磁現象都是由環形電流產生的。例如，原子中電子的圓周運動，使原子成為小磁體。現代科學已經證明，安培的假設是正確的，即所有的磁現象都是由電荷的運動引起的。
電流不會自動在所有的導線中流動，電流隻在電路中流動。電路(electric circuit)是電荷能夠流動的閉合通路。所有的電器，無論是電烤箱、收音機，還是電吉他、電視機，都有電路。
所有的電路具有相同的基本特征。第一，有提供電能的電源。電源是電路工作的動力。第二，必須有用電器。收音機、計算機、燈泡和電冰箱都能將電能轉化成其他形式的能。例如，燈泡可以將電能轉化為光能(發出光)和熱能(放出熱)。第三，用導線和開關連接。為了使電路更形象，你可以畫一個電路圖。下一頁中的“探索電路”給出了一個用符號來表示的電路圖，這些符號分別代表電路中的各個元件。我們可以邊學習電路，邊認識電路中的各個元件及其符號。
電流能通過金屬導線。電流也能通過塑料或紙張嗎?不能，並非每一種物質都能通過電流。
電流能自由通過的材料叫導體(conductor)。像銅、銀、鐵和鋁等金屬都是導體。在金屬導線中，一些電子可自由地在原子間移動，這些電子叫自由電子。當這些電子定向移動通過導線時，就形成電流。
你是否產生這樣的疑問：為什麼一閉合開關，電燈就亮起來?電子怎麼會那麼快就從電力公司到達你的電燈呢?其實，在你閉合開關時，電力公司並沒有產生電子並送到你處，電子存在於組成電路的所有導線中。當你閉合開關時，導線一端的自由電子就被拉過來，導線另一端的自由電子被推過去，因此，隻要電路一接通，就有電子持續不斷地在電路中流動。
絕緣體(insulator)與導體不同，電荷不能在其中自由流動。絕緣體中的電子被緊緊地束縛在原子中，不能自由移動。橡皮、玻璃、沙、塑料和幹木材都是絕緣體。
電荷通過一個電路時，必定通過電阻器。電阻器(resistor)阻礙電荷流動，就要消耗電能。導體對電荷運動的阻礙作用，叫做電阻(resistance)。
一種材料的電阻取決於該材料的原子結構。設想我們要穿過一個有人的房間。如果房間裏的人很少，你就可以很容易地通過，不撞到任何人；如果房間裏擠著很多人，你就會撞到別人。與此類似，一個電子移動時會撞到材料中的其他粒子。每一次碰撞，都使電子的一些能量轉化成熱能(可感覺到熱)或光能(可看到光)。碰撞越多，電子能量轉化成其他能就越多。
托馬斯·愛迪生研製燈絲時就利用了電阻。愛迪生用許多材料做實驗，他要找的材料，必須既能導電，又有足夠大的電阻，以便通電時能熱起來並發光。愛迪生試驗過棉線、銅絲、蠶絲、碎玉米殼，甚至頭發。直到他用竹片燒成的炭做實驗，才取得成功。最後，他用鎢絲取代了竹炭。金屬鎢能產生足夠的熱並發光，而本身不會熔化。
科學家已經發現，一些材料在極低溫度下可變成超導體。超導體(suPerconductor)是一種沒有電阻的材料。超導體與普通導體有非常大的不同。由於沒有電阻，電流通過超導體時，就沒有能量的損失。利用超導體製成的導線可以降低電能的損耗，提高電能的利用率。但超導體作為磁體的應用卻受到限製，因為強磁場會破壞物質的超導性，使它重新變成普通導體。
超導體的最大問題是需要非常低的溫度。現在已經發現一些新的材料，在相對較高的溫度下也能變成超導體。目前，科學工作者正在研製實用的超導體。
電磁鐵
在第三節中我們已經知道，導線中的電流在導線周圍的空間產生磁場。通過開、關電路，我們就可以控製磁場的有無。因此，利用電流製作磁體，可以得到一個可控磁場。
通電直導線產生的磁場，在導線的周圍形成圓柱形狀。如果將導線繞成一個圈，磁感線就在這個圈中變成二束。你可以通過鐵屑看到這個現象。隨著圈數的增加，磁場的強度也增大。把導線圈數增加一倍，導線圈中磁感線的條數就增加一倍。
要是把通電導線繞成一個線圈，那麼線圈中心的磁場就增強，線圈的兩端相當於條形磁體的兩個磁極。一個有許多匝數的通電線圈叫做通電螺線管(solelloid)。通電螺線管產生的磁場可以通過控製電流的通和斷來打開和關閉，而且通電螺線管的南北極隨著電流方向的改變而改變。
如果在螺線管中插入鐵芯，通電螺線管產生的磁場將大大增強。我們已經知道，把鐵芯放入螺線管產生的磁場中，鐵芯將被磁化成磁鐵。一個有鐵芯的螺線管叫做電磁鐵(electromagnet)非永久性磁場是由導線中的電流和磁化了的鐵芯共同產生的。這樣的合磁場比僅由電流單獨產生的磁場要強數百倍，甚至數千倍。電磁鐵是一種可以開關的強磁體。
電磁鐵非常適合於用來提舉笨重的廢鋼鐵。你見過層層疊疊堆放的廢舊小汽車嗎?它們被壓扁，切割成較小的鋼鐵碎片以後，就可以由起重機上強大的電磁鐵吸起。閉合起重機開關，電磁鐵通了電，便提起鋼鐵碎片。起重機把這些碎片搬到別的位置，再切斷開關，碎片就從電磁鐵上掉下。
增強電磁鐵磁性的方法很多：可以增大螺線管中的電流，也可以增加螺線管中線圈的匝數，把螺線管的線圈繞得更緊密些，還可以用性能更強的鐵磁性材料作鐵芯。
當你用錄音帶、錄像帶、計算機磁盤或信用卡記錄信息時，你會用到電磁鐵。拿錄音機的錄音來說，當你對著話筒講話時，聲音的振動被轉化成一種電流，它隨著聲音的變化而變化，並通過錄音機錄音磁頭的電磁鐵產生變化的磁場。
錄音帶是塑料做的，上麵塗有一層薄薄的磁粉，錄音磁頭上電磁鐵產生的磁場可以將磁粉磁化。當錄音帶經過電磁鐵時，磁粉或多或少被電磁鐵磁化，其磁化強度隨磁場強度的變化而變化，磁帶上磁性的分布圖成了你聲音的編碼。當你放磁帶時，記錄的編碼又被轉換回你的聲音。同樣，電磁鐵被用在錄像帶上記錄圖像和聲音，用在計算機磁盤上記錄各種各樣的信息。
雷達
大家都知道在夜間飛行的蝙蝠，它的喉部能發出超聲波，這種超聲波遇到蚊蟲或飛蛾等障礙物時能反射回來，它再用耳朵來接收這個回波信號。蝙蝠有這種能力，而人卻沒有，但是人們通過巧妙地利用電磁波，可以更準確地發現目標和更精確地測量距離，而完成這個任務的裝置就是雷達。
利用電磁波探測目標是在20世紀30年代出現的。1930年1月，德國蓋碼公司的魯道夫·庫諾，從蝙蝠產生超聲波來獲得信息這一生物現象中受到啟發，經過幾年的艱苦努力，終於研製成功了早期的雷達。這種雷達實際上就是一種特殊的無線電裝置，它能向空間發射電磁波，這種電磁波遇到目標時便反射回來，雷達根據電磁波往返的時間及發射時的方位角和仰角，能迅速計算出目標的距離和位置，並在監視器上顯示出目標的特征。1934年，英國的一位科學家在對地球大氣層進行無線電回波信號研究時，偶然發現熒光屏上有一串明亮的光點，他經過反複試驗和研究，證實了這是附近某一大樓對電磁波反射的回波信號。這個意外的發現，使他萌發了用無線電回波來探測移動目標的設想。1935年由沃森·瓦特和其他英國電氣工程師研製了第一部用於探測飛機的雷達，當時探測的距離雖然隻有幾十千米，但其意義很大，從此開辟了用電磁波探測和定位的發展道路。
早期的雷達隻能發現目標和測量目標的距離，所以把它叫做“無線電發現和測距”，人們取這句話英文字的開頭幾個字母構成一個新詞“Radar”，中文的譯音就是“雷達”。
在第二次世界大戰中，雷達技術得到了廣泛的應用和迅速的發展。在大戰開始階段，作戰雙方都用雷達來預報對方飛機的入侵情況。比如，1940年8月，在納粹德國征服了歐洲大陸後，準備占領英國。為此希特勒親自製定了代號為“海獅”的作戰計劃，出動了近千架飛機向英國進發。然而，他沒有想到的是，德軍第一次偷襲都被英國空軍攔截，僅在2周內德軍就損失飛機600多架。希特勒妄圖占領英國的計劃失敗了。為什麼英軍能對德軍進行準確的打擊呢?原來英國人在沿海地帶建造了許多雷達站，用它來預報來犯的德國飛機的數量、航向和距離，從而及時采取了防禦措施，使德軍遭到了慘敗。這是第一次在實戰中使用雷達。再比如，在“珍珠港事件”之前，美國軍隊也設有雷達站，還發現過來犯的日本飛機，但美國指揮官太大意了，結果耽誤了時間，使來犯的日本飛機對珍珠港襲擊成功，把駐守在珍珠港的美國太平洋艦隊的主力，打了個稀巴爛。這時。輕視雷達作用的美國人才從迷夢中猛醒過來，但為時已晚。
在雷達用於空防之後不久，在軍艦上也安裝了雷達，這對海軍的戰術產生了重大的影響。英國軍艦利用自己在使用雷達搜索目標方麵的優勢，即使在風大浪高、天空漆黑的夜晚，也能發現和追擊德國的戰艦。所以在第二次世界大戰後期，德軍被擊沉的艦船和潛艇的數目迅速增加。到1943年，英國普遍使用了雷達，僅在9月份一個月內，就摧毀德國潛艇64艘，使德國軍隊受到了很大的創傷。
在第二次世界大戰後期，雷達又與武器操縱係統相結合，使雷達也具備了攻擊性。炮兵部隊使用了這種雷達之後，不僅能自動搜索、跟蹤目標，而且還能攻擊目標，從而大大提高了火炮的命中率和炮兵的戰鬥力。
也是在第二次世界大戰的後期，一種新的敵我識別係統用於雷達，使雷達又具有了識別敵我月標的能力。有的雷達還能隨著環境和目標的變化，自動調整自己的工作狀態，使雷達的威力更大了。
第二次世界大戰以後，雷達開始被廣泛地用於經濟建設中。
在陸地上，利用雷達發射的電磁波，測量物體運動的速度；測量風速和風向；預報台風和暴雨；在機場用雷達實現現代化管理和調度等。
在高空中，利用雷達發射的電磁波，幫助高速飛行物飛越崇山峻嶺；雷達與電視技術相結合，能使飛行員在自己的熒光屏上形象地看到目標的形狀和環境的圖像；雷達與天文學相結合，形成了“射電天文學”，用雷達發射的電磁波，可以探測流星的餘跡，並推算出120千米以內的大氣溫度、密度、風向等。1964年，用雷達發射出的電磁波，為飛船在月球上著陸選定了合適的登陸點。
在地下，利用探地雷達發出的電磁波，能夠準確地探查出地球的斷層、空間、陷落等地殼結構的缺陷。它利用滲入到地下的電磁波和反射回波進行分析，可以探得地麵以下20米範圍內的地層情況，從而可以預防地陷滑坡和堤壩崩塌等災難性事件，還可以用它來探查地下古物或金屬礦藏等等。
隨著科學技術的不斷進步和經濟建設的迅速發展，雷達的應用領域還在進一步擴大。現在人們已經普遍認識到，雷達是幫助人類認識世界和觀察宇宙奧秘不可缺少的工具，雷達在經濟建設領域中也發揮著重要的作用。所以，人們形象地稱雷達是“高級偵探”，是人類的好朋友。
說了這麼多雷達的好處，你可能會著急地想到：雷達到底是如何工作的呢?怎麼會有這麼大的本領呢?現在我們就來簡單地談談這方麵的問題。
雷達的基本組成包括三個部分：發射機、接收機、天線。開始時將接收機關閉，把發射機打開，由發射機產生一定形式的高頻電磁波(超短波或微波)，經發射天線按特定的方向輻射出去。然後再將發射機關閉，把接收機打開，這時原來的發射天線就變成了接收天線。當電磁波在空間傳播途中遇到目標時，就有一部分高頻電磁波會反射回來，接收天線就會把這個信號接收下來並且輸入到接收機中。觀察人員就可以在接收機的輸出端來判斷有無目標以及目標的性質。電磁波從發射機發出到接收機收到反射回來的電磁信號所需的時間，再乘上電磁波的速度(即光速：30萬千米／秒)，就是電磁波在雷達和目標之間的往返距離。然後再被2除，所得結果就是所測量的目標的距離。利用天線的方向性或者利用雙波束天線係統，就可以測量出目標的角位置。
多普勒效應是人們常遇到的一種自然現象。比如，當你站在鐵路旁邊時，迎麵飛馳過來一列鳴笛的高速火車，這時你會聽到汽笛的聲調變高；當火車遠離而去時，你又會聽到聲調變得低沉；而聽到靜止的火車鳴笛時，則聲調不變。這說明聲波的頻率(聲調的高低)會因波源與觀察者之間的相對運動而改變，這種現象就叫做多普勒效應。雷達發出的超高頻電磁波也具有這種性質，利用電磁波的多普勒效應，人們就可以測量出目標是向著雷達站運動還是背著雷達站運動，並且可以計算出其速度的大小。
按輻射電磁波的類型及其功能的不同，雷達可分為多種類型，不同類型的雷達有著不同的用途。對此我們簡單介紹如下：
圓錐掃描雷達。這種雷達的天線為特殊形狀，它轉動時在輻射空間形成一個圓錐形的覆蓋區。這種雷達整體結構簡單；主要用於測量目標角位置和角度的自動跟蹤，曾廣泛地用於高射炮火的控製。它的缺點是隻能跟蹤較慢的目標，同時也有一定的誤差。
單脈衝雷達。它隻需發射一個電磁波脈衝信號，就能實現對目標角度的定位和自動跟蹤。它的優點是精確度高，抗幹擾能力強。缺點是結構複雜，使用起來有所不便。
三坐標雷達。它可以在幾個方麵同時確定目標的位置，主要用於空中警戒方麵。這種雷達對電磁波的波束形式要求嚴格，必須有多路接收裝置，所以結構自然也就比較複雜了。
合成孔徑雷達。它利用運載工具的有規律運動，依次在不同位置上發射相幹的電磁波脈衝信號，然後對一連串回波信號進行處理並合成，所得結果分辨率高，適合於在高空飛機和衛星上使用。它的缺點是發射功率較小，對信號噪聲比要求高。
相控陣雷達。它由很多個輻射單元在空間排列構成，通過技術上的特殊處理，能實現輻射電磁波束的空間掃描。能靈活地實現同時對多批量、多目標的搜索和跟蹤，它主要用於警戒和跟蹤。其優點是探測速度快，抗幹擾能力強，功能多，測量距離遠，可以達3700千米。因此它的用途非常廣泛，被稱為雷達家庭中的“驕子”。它的缺點是結構複雜，造價高，設備龐大而難以隱蔽。雖然這樣，但由於它的優點特別突出，目前仍是雷達技術發展的一個重要方向。
按雷達所在的位置來分。有地麵防空雷達，用於警戒敵方侵襲；機載雷達，它能搜索地麵防空雷達所看不到的目標，而且不易遭到敵方襲擊；艦載雷達，它的個頭雖小，但“能力”很強，被稱為是“特種雷達”。此外，還有專門為天氣預報服務的氣象雷達等等。
以上這些雷達的性能和特點，都是用控製天線電磁波束的空間掃苗運動得到的。因此，掌握電磁波的輻射特性和有關的規律，是了解雷達特定功能進而使用雷達為人類服務的關鍵。
遙感技術
在古代神話中，齊天大聖孫悟空能知道遙遠地方發生的事。隋。可是，你知道嗎?在我們現實生活中也有這種神通廣大的家夥，這就是遙感技術。什麼是遙感技術呢?它就是不直接與目標物接觸而通過利用電磁波信號遠距離感知目標及其性質和狀態的一項新興技術。
遙感技術於19世紀問世。早在1839年，人類就利用它獲得了第一張照片，1858年法國人首次乘氣球在巴黎上空進行了空中攝影實驗，到1903年發明了飛機之後，航空攝影迅速地發展起來。1957年第一顆人造衛星升空時，人們把遙感裝置裝在了衛星上，開始出現了從宇宙空間進行無線電偵察和探測的方法，從此遙感技術進入了實用階段，成為一種綜合性的探測技術。美國戰略通信衛星就是通過現代化的無線電儀器設備，來感知遠方軍事目標真相的。到20世紀60年代以後，遙感技術又應用到了國民經濟的各個部門，如農林、水文、地質、海洋、測繪、環境保護、工程建設等許多方麵。1972年美國發射了第一顆地球資源衛星，人們通過電磁波手段，首次完整地看清了地球的全貌，獲得了極其豐富的地物資料。隨著空間技術的發展，人類通過遙感技術從宇宙中得到了很多寶貴的資料。這說明人類通過遙感技術對未知領域的勘測和探索，進入了一個新的階段。
我們所說的遙感技術的原理是怎麼回事呢?大家知道，地球上所有的物體都能輻射電磁波，通過遙感器接收來自物體的電磁波，再通過光學和電子技術處理後，從中了解物體的狀態和性質，進而獲取有關的信息。
遙感係統是一個團結的集體，成員有：遙感器、遙感平台、信息傳輸設備和信息處理設備。其中最重要的是遙感器，它的主要任務是感受來自目標的電磁波信息，通常由高分辨率照相機、電視攝像機、多光譜掃描儀等擔任。遙感平台是用來安裝遙感器的。信息傳輸設備是完成遙感平台與地麵物體之間信息傳遞工作的。信息處理設備是對所接收封的信息進行處理的地方，主要有圖像處理設備、彩色合成儀和電子計算機等。
遙感係統這個大家庭是可以分類的。按遙感器載體不同可分為：地麵遙感、航空遙感、航天遙感；按工作原理不同可分為：主動遙感和被動遙感；按遙感方式不同可分為：可見光遙感、紅外遙感、紫外遙感、微波遙感等。無論怎樣分類，每一類遙感係統在捕獲遠方信息方麵，都具有很大的威力，特別是航天遙感技術更是占盡風光，很多國家的軍事情報都是通過航天遙感技術獲取的。到20世紀80年代中期，世界各國共發射了3000多顆人造衛星，其中70％以上直接或間接地應用在軍事上，上麵裝有各種遙感器，能對地麵環境進行連續不斷地偵察和監視。可見光遙感分辨率很高，可以清楚地了解到地麵上的物體；紅外遙感可晝夜工作並能識別地麵上的偽裝物；多光譜遙感更是優越，它同時具有可見光遙感和紅外遙感的全部優點；微波遙感分辨率更高，它能穿過雲霧、植被和地表，在從偵察衛星上獲得的照片中，能夠清楚地看出機場跑道、滑行中的飛機、導彈發射架等軍事目標，還能區分坦克和車輛的類型。概括起來說，它們的共同優點是：偵察範圍廣，不受地理條件的限製，發現目標迅速準確等。大家看，遙感的本領是不是很了不起啊!
其實，遙感所能做的工作還有很多。比如，遙感技術應用於武器製導上，可以大幅度提高命中精度。遙感技術應用於探測來襲的戰略彈道導彈，能夠提供25分鍾的預警時間。遙感技術應用於軍事偵察和軍事測繪，能夠減少飛機和艦艇的導航誤差，從而提高作戰效果。遙感技術應用於地質方麵，可以進行全球性地質現象的研究，有利於尋找新的礦物資源，還可以對地震、火山等情況進行預報，還能對沙土移動以及河口演變等提供詳細的資料。遙感技術應用於海洋水文方麵，能為尋找地下水提供線索，還可以測量海水的深淺，為發展海洋事業提供依據。遙感技術應用於農林方麵，可以進行大麵積農情調查，掌握灌溉、排澇、施肥、除蟲的時機”，以便采取相應的措施，還可以估算森林資源，測量土質和牧草情況，為發展農牧業創造條件。遙感技術應用於環境監測方麵，可以觀察大氣汙染情況，幫助尋找汙染源，檢查植被的損壞情況等，以便更好地采取措施，保護生態環境。
事實上，通過遙感技術所獲得的不同信息往往是重疊在一起的。這就必須研究目標的電磁特性，掌握電磁波與地、物作用的一般規律，才能從遙感圖像上準確地獲得更多有用的資料。
今後，遙感技術的發展趨勢是：從被動遙感向被動遙感與主動遙感相結合的方向發展；從單一電磁波遙感向多波種相結合的遙感方向發展；從半天候遙感向全天候遙感方向發展；從定性遙感向定量遙感的方向發展。隨著時間的推移，伴隨著科學的不斷進步和深入發展，遙感技術將變得越來越不同凡響!
反輻射導彈
前麵已經說過，在現代戰爭中雷達的作用是非常重要的，在敵機到來之前，利用雷達輻射的電磁波就可以捕捉到飛機的蹤影，提前對它進行攻擊。隻要對方的炮彈一出炮膛，雷達就可以根據炮彈的飛行路線計算出對方炮陣地所在的位置，不等第二發炮彈射出，就可以摧毀對方的炮陣地。因此，雷達在戰鬥中起著“千裏眼、順風耳”的作用。
為了更好地隱蔽自己，以便保證取得戰爭的勝利，各國都在爭先研製對付雷達的有效辦法。在第二次世界大戰期間，漢堡大空襲就是一例。當時英國使用了“揚沙迷眼”的戰術，利用金屬箔片幹擾敵方雷達的正常工作，使德軍找不到偵察的目標，反而自己亂作了一團。
在20世紀60年代，美國軍隊入侵了越南。在開始階段，美軍的飛機經常被越南的防空火力擊落，美軍采用了多種方式打擊越南的防空火力據點，但都無濟於事。這是因為美軍的飛機一出現，便被越南的雷達所發現，於是便先發製人，提前攻擊了美軍的飛機，造成了美軍飛機的很大傷亡。當美軍了解到這一情況以後，便不惜血本把剛研製成功的世界上第一種對付防空雷達的反輻射導彈“百舌鳥”投入了戰場，結果取得了成功，這些“百舌鳥”把越南的許多雷達都“啄瞎”了。越南的雷達“瞎”了，就好像“千裏眼”沒有了眼睛，“順風耳”沒有了耳朵，什麼也發現不了，美軍的飛機便可無憂無慮地進攻越南了。
這種“百舌鳥”反輻射導彈雖然有一定的威力，但也有它的缺點。主要是在設計原理上針對雷達的型號不同，發射的電磁波信號也不同。事實上，“百舌鳥”的彈頭前麵有13種可替換的導引頭。一種導引頭對付一種型號的雷達，一旦對方的雷達型號變了，“百舌鳥”的導引頭就得改變，這就增大了作戰的難度。另外，如果對方的雷達關了機，這些“百舌鳥”就像沒有了眼睛的鳥一樣，亂飛亂碰，結果還是找不到目標。因此，在越南戰爭後期，越軍抓住這些破綻，使用不同型號的雷達組成了防空網，使“百舌鳥”難以捕捉到目標，尤其是當雷達發射的電磁波信號可以髓時改變時，“百舌鳥”更是六神無主，不知東南西北地疲於奔命。
為了解決這種對“百舌鳥”極為不利的情況，美軍又研製出了第二代反輻射導彈“標準”。這種“標準”與“百舌鳥”相比，性能提高了很多，它僅用兩種導引頭便可對付所有型號的雷達。而且它還裝有具有記憶功能的裝置，即使對方的雷達關機了，“標準”還能記著它的位置，仍能找到雷達，這就大大提高了它的攻擊能力。在第五次中東戰爭中，以色列利用“標準”導彈和電子幹擾器相結合，一舉摧毀了敘利亞布置在貝卡各地的雷達網。接著以色列的飛機猶如人無人之境，僅用6分鍾就消滅了19個防空導彈營，而以色列的飛機卻一點損失都沒有，這次“標準”可以說是大顯神通了。
很快美國又研製出了第三代反輻射導彈“哈姆”。它隻用一個導引頭便可對付所有型號的防空雷達，而且還可以自動改變導引頭性能來對付以後可能出現的各種防空雷達。“哈姆”不是發現雷達就不管，“三七二十一”地亂炸一通，而是先仔細地辨認一番，專找那些厲害的雷達先打，提高了打擊的力度。而且它還采用了無煙發動機，不容易被發現。1986年，美軍空襲利比亞時，美軍使用了“哈姆”攻擊利比亞的雷達，說打哪就打哪，百發百中。在20世紀90年代的海灣戰爭中，美軍使用“哈姆”和英軍使用的“阿拉姆”一起，使伊拉克的絕大部分防空雷達遭受厄運，而以美國為，首的多國部隊的飛機卻很少被擊落，創造了世界戰爭史上的奇跡。
在第三代反輻射導彈中，美國的“哈姆”和英國的“阿拉姆”性能類似，它們都可以直接攻擊雷達，也可以用傘降的方式攻擊雷達。傘降攻擊就和跳傘運動員差不多，當對方的雷達已經關機而導彈不能直接攻擊時，這時發射出的導彈先爬高到預先選定的地區高空，然後熄滅同時打開降落傘，慢慢地下落尋找目標。當發現目標後，便扔掉降落傘，沿著一個斜坡式的路線向目標攻擊，這樣它便具有更強的隱蔽性和突然性，使被攻擊者有一種“天兵天降”的感覺，讓雷達防不勝防。
今後，反輻射導彈的發展將從單一的空中對地麵，發展為空中對空中，空中對艦艇，地麵對空中，地麵對地麵等，而且殺傷能力和抗幹擾能力將會更強，飛行的距離也會更遠。反輻射導彈將在未來的戰爭中發揮更大的作用。
準確製導
看過《大鬧天宮》的人，一定對孫悟空大戰二郎神的場麵記憶猶新!孫悟空的金箍棒和二郎神的三尖兩刃刀都能遠離主人，自己在空中打鬥，好像它們都長上了眼睛。在古代，這種神奇的場麵隻能出現在神話傳說中。隨著時代的前進和科學技術的發展，人們已經將神話變成了現實，這就是現代戰爭中製導技術的出現和製導武器的問世。
製導技術就是用電磁波信號對遠程高速運動物體的運動方向進行控製和導引技術的簡稱。
製導技術最先應用於炸彈上，裝有製導裝置的炸彈，叫做製導炸彈。它與普通炸彈相比，具有很多獨特的優點：其一，轟炸精度高，與普通炸彈相比，轟炸精度提高了十多倍；其二，直接命中目標率高，有的實戰命中率可高達80％以上。
製導技術的進一步應用是在現代導彈技術上。1944年6月13日，一架不明國籍的“飛機”撞人英國倫敦，發出一陣猛烈的爆炸聲後，樓房倒塌很多，市民死亡無數。這是什麼“飛機”呢?英國空軍經過偵察，終於發現：它是一種外形很像飛機，無人駕駛、能自控飛行和導向目標的新型秘密武器。這就是世界上第一枚製導導彈，即納粹德國於1942年研製成功的V-I型導彈。
那麼，人們是如何使武器達到製導效果的呢?具體的辦法很多，比如，有雷達製導、紅外製導、電視製導、激光製導等等。相比之下，激光製導的優點更多一些，它在製導技術中占據著主導地位。有的製導武器采用高精度製導係統，直接命中率很高，我們稱其為精確製導武器。已經投入使用和正在研製的激光製導武器有激光製導炸彈、空對地導彈、空對地反坦克導彈、火箭彈、防低空導彈等，這些都屬於精確製導武器係列。下麵我們以激光製導為例，扼要介紹一下精確製導的原理和方法。
激光製導，通俗地說就是利用激光來控製導彈的飛行並導向目標。具體有三種方式：激光波束製導、半主動式激光製導、全主動式激光製導。
激光波束製導，是由激光照射器發射激光束對準並跟蹤目標，導彈在飛向目標的過程中始終保持在激光束中心。如果導彈偏離了這個中心，安裝在彈體尾部的激光接收器便會發出偏差信號，然後通過控製係統來糾正彈道偏差。這種製導方式要求激光束和導彈發射方向嚴格配合，技術難度較大，但整個係統小巧輕便，適合單兵使用。這是目前研製較成功的一種製導方式，主要用於防低空導彈。
半主動式激光製導，是利用裝在地麵或飛機上的激光照射器，向目標發射激光束(指示目標)，目標表麵反射的激光信號由安裝在彈體頭部的目標尋的器(即激光接收器)接收，然後通過控製係統將導彈或彈丸引向目標。這種製導方式多用於對付地麵目標的激光製導係統中，如激光製導炸彈、空對地導彈、空對地反坦克導彈、激光製導炮彈等等。半主動式激光製導方式的機動性和靈活性都比較大，它也是目前研製較成功的一種激光製導方式。
全主動式激光製導；是將激光照射器和目標尋的器都裝在彈上。由激光照射器向目標發射激光，目標尋的器接收目標反射回來的激光信號，再通過彈上的控製係統將導彈引向目標。這是一種比較理想的製導方式，特別適用於末製導，但目前發展尚不成熟。
以上三種激光製導方式，它們共同的優點是：命中精度高、抗幹擾能力強、結構簡單、成本低。未來戰術武器都將沿著普遍采用精確製導的方向發展，而激光製導由於具有上述優點，因此是一種非常有效的精確製導手段。原有的各種製導方式(光學製導、紅外製導、無線電製導等)的近程武器，都可以輔之以或改換成激光製導。
先進的製導武器是取得戰爭勝利的一個重要條件。1991年海灣戰爭中，美國“愛國者”導彈成功地攔截並摧毀伊拉克的“飛毛腿”導彈就是一個典型的例子。“愛國者”導彈是美國地空導彈的第四代，1980年服役，海灣戰爭中首次實戰應用。它的製導體製先進，采用了指令與半主動尋的複合製導方法，提高了製導精度和抗幹擾能力，同時又有一個先進的預警和引導係統，實戰中單發命中率在90％以上。而伊拉克的“飛毛腿”則是前蘇聯20世紀60年代研製的第二代出口型地對地中程技術導彈，製導及其他技術都比“愛國者”落後了整整兩代，而且抗幹擾能力差，體積大，速度慢。因此，雖然伊拉克先後發射了80多枚“飛毛腿”導彈，但有60多枚被“愛國者”導彈摧毀。最後伊拉克以失敗告終自然也就在情理之中。
戰爭促進了製導武器的發展，而和平將在更大程度上促進製導武器的完善與更新。因為愛好和平的人們，要想製止戰爭也必須掌握現代化的精確製導武器。人類渴望和平，世界需要和平，但願天下永遠和平。
當今，製導技術的應用已不僅僅限於武器方麵，一切空間技術都離不開對飛行器的製導。比如，人造衛星、宇宙飛船等等，都必須運用現代化的製導技術，才能使它們正常運行。人類已經實現了用製導雷達控製宇宙飛船在星球上完成著陸飛行，對人造衛星，不僅能控製它的發射和運行，而且還能回收。可以想像這是何等複雜的控製和導引技術呀!然而，如今都已經變成了現實。由此可見，電磁波被人類所掌握，就能發揮出神奇的威力!我們稱“製導”是“空中舵手”，這是再恰當不過了。
夜視技術
在以往的戰爭中，一提起夜間觀察，大家很自然會想到比較熟悉的觀察方法，比如用火把、照明彈、探照燈等等，其中照明彈、探照燈至今仍是在夜間用來觀察的重要手段。但這些方法最大的缺點是容易暴露自己，這對取得作戰勝利是很不利的。於是人們便想方設法研製一種即使在夜黑條件下也能觀察敵情，又不被敵人所發現的觀察手段，把“光明”給予自己，把黑暗讓給敵人，這種手段就是夜視技術。
什麼是夜視呢?前麵我們介紹了紅外偽裝，知道它是在白天通過使用電磁波，巧妙地隱蔽自己而不被敵方所探察到。這裏介紹的夜視則是指在夜間利用夜黑條件隱蔽自己，同時又通過使用電磁波的方法，巧妙地去探察敵人，進而去打擊敵人。
在這一部分裏，我們就對夜視技術的基本情況做一些簡單的介紹。
大家都知道，在夜暗環境中仍存在有少量的自然光，如月光、星光等等，由於它們和太陽光比起來十分微弱，所以把它們叫做微光。在夜間微光條件下，由於光照度不夠，因人眼睛生理條件的限製，一般是無法觀察到景物的。
在夜暗環境中，除了存在微光以外，還有大量的紅外線。什麼是紅外線呢?紅外線是電磁波的一種，它的波長比人們看到的紅光波長還要長，人眼是看不到它的。科學家們研究發現，世界上一切物體每時每刻都在向外發射紅外線，所以不論白天、黑夜，在空間都充滿了紅外線，而紅外線不論強弱又都不能引起人們視覺的反應。
紅外線和微光的存在，啟發人們通過兩個途徑對它們加以利用：一是將紅外線轉換成可見光；二是將微光增強。通過這兩個途徑使人們在夜間低照度條件下進行觀察的技術，就叫做夜視技術，人們將它稱之為“黑暗中的眼睛”。用夜視技術製成的各種夜視儀器，統稱為夜視器材。
到目前為止，盡管夜視器材的品種繁多、用途各異，但都不外乎兩大類型：微光夜視器材和紅外夜視器材。無論哪一種類型的夜視器材，它們都是先把來自目標的人眼看不見的光(微光或紅外線光)信號轉換成電信號，然後再把電信號放大，並用它去推動發光體發出可見光，也就是把電信號轉換成人眼看得見的信號。這種光一電一光的兩次轉換，乃是一切夜視器材實現夜間觀察的共同途徑。
夜視技術的發展和夜視器材的應用，給作戰帶來了很大的影響。比如，可以方便地進行夜間觀察和偵察；還可以順利地進行夜間駕駛和夜間的瞄準射擊；指揮員可以十分隱蔽地查明敵情，有效地組織戰鬥。顯然，這將有利於夜以繼日地進行規模較大的戰鬥，甚至可以將通常的“拂曉攻擊”改為人夜後任何有利時刻進行攻擊，這當然有利於戰爭的勝利。
在1991年的海灣戰爭中，美軍配備了先進的夜視器材，使他們在夜間的觀察達到了“黃昏”甚至“拂曉”的水平。在夜黑條件下，通過夜視鏡美軍可以觀察到1千米遠處的目標。美軍通過夜視器材，還發現了在白天不易被發現而隱蔽在沙漠中的軍事設備和目標。美軍對伊拉克的突襲多是在半夜後近淩晨時候開始的，夜視使它們達到了空襲的目的。海灣戰爭，70％是在夜間進行的，可見夜間已不再是作戰的障礙，而是一個可以利用的條件了。
但是，不論哪一種夜視器材，都存在很多技術上的局限性，都還不能使人們在黑夜如同白天一樣行動自如。其原因主要有以下幾個方麵：首先，各種夜視器材作用距離與觀察效果，都受地形和地物的影響。其次，各種夜視器材作用距離與觀察效果，都程度不同地受天氣條件的影響。再次，使用夜視器材觀察時，一般都有個搜索過程，發現目標比較慢。最後，用夜視器材觀察到的目標，圖像比較平淡，難於分辨細節，不利於識別，而且不能區分色彩。隨著科學技術的發展，夜視器材的研製必須會有新的進步，上述各種局限性也將會逐漸被克服，夜視器材必將會更加完善。
紅外偽裝
紅外偽裝也叫紅外隱身技術，它是紅外技術在軍事上應用的一個重要方麵。隨著高技術在偵察、監視和製導等領域日益廣泛的應用，用光電、紅外、遙感等高技術改進和製造出來的偵察、監視器和製導武器，具有克服不良天氣及惡劣自然環境影響的能力。因此，偵察的精度和打擊的命中率越來越高。如今，有的偵察衛星在距地球約1000千米的高度，對地麵目標的分辨率可達到015～03米。不僅能夠識別艦船、車輛、人員等目標，還能夠透過雲霧和夜暗，探測到隱蔽在植被深處，甚至覆蓋厚達數十米深處的目標。精確製導武器不僅能夠在聳立如林的高層建築中擊中目標，而且還能在空中截擊導彈。
所以，無論是空中目標，如飛機、導彈、衛星等；還是地麵目標，如電站、戰車、指揮部等，都需要有效地隱蔽自己，保存實力，這就促進了紅外偽裝技術的飛速發展。紅外偽裝技術即紅外隱身技術，其基本原理是抑製物體的紅外線輻射或改變目標的熱形狀，從而達到物體與背景的紅外線輻射的不可區分，進而實現“隱蔽”自身的目標。
紅外技術是一項新興的光學技術。紅外係統與雷達係統相比，分辨率更高，隱蔽性更好，抗幹擾能力更強。它與可見光係統相比，具有能識別偽裝，可晝夜工作，受天氣影響小等優點。因此，紅外技術得到了廣泛的應用，特別是在軍事方麵，紅外技術越來越引起了各個國家的重視。
紅外偽裝的方法有：紅外遮蔽技術、紅外融合技術、紅外變形技術、紅外假目標技術等。
遮蔽就是采用一些屏蔽手段把物體的紅外輻射屏蔽起來，使傳感器收不到目標物體的信號，或使接收到的信號大為減弱。常采用的遮蔽手段有：紅外遮障、紅外煙幕、紅外塗料。
紅外遮障的結構由隔熱毯和偽裝網兩部分組成。隔熱毯在內層，比偽裝網要厚一些，它起隔熱作用。偽裝網在外層，起熱分割、熱變形作用。比如，一輛坦克紅外偽裝後，其輻射出的紅外線和它周圍大地輻射的紅外線差不多，從而起到了偽裝作用。
紅外煙幕是一種可以快速偽裝的偽裝器材，其關鍵部分是紅外煙幕劑，在這種煙幕劑中含有有效地遮蔽紅外線輻射的物質。在海灣戰爭中，美軍轟炸伊拉克地麵目標時，由於伊軍點燃了許多油井，造成了某些目標區濃煙滾滾，使美軍飛行員發現不了目標，無法發射紅外製導導彈，結果美軍隻好未發一彈，飛機攜彈返回。
紅外塗料技術主要是用來降低、改變物體自身的電磁輻射特性，使之與背景的電磁輻射相適應。塗料塗在物體上可以起到對物體輻射出來的紅外線的反射作用。可以使熱像儀所得的熱像模糊不清或與背景熱輻射圖像接近，使其辨別不清是什麼目標或是否有目標存在。美軍研製成的F-117A隱形戰鬥機，就選用了紅外隱形塗料，它在海灣戰爭中取得了突出成績，達到了“隱形”的目的。
反紅外偵察的融合技術，一般就是通過適當的方式，把紅外目標打扮一番，使其與背景具有相同的外觀特征，使熱紅外目標完全融合在背景之中，從而不容易被偵察到，達到隱蔽的目的。
第一種方法是紅外幹擾“氣箔”。這種氣箔可使坦克發動機等熱紅外目標所輻射出的熱紅外線，在較大的區域內消散掉，進而降低目標的表麵溫度，使其基本上接近於背景的溫度，使目標融合手背景之中，紅外探測器就很難從背景中將目標辨認出來。這樣就可以防止熱導的導彈對坦克等目標的跟蹤，降低導彈對目標的射擊命中率。
第二種方法是目標模擬器。這種器材可顯示出各種不同類型目標的熱輻射特性。大麵積設置這種器材和材料，便能把真目標淹沒在這種“背景”之中，起到迷惑對方的作用。
紅外變形技術就是使紅外探測儀探測到的物體並非是真實物體的技術；它遮蔽了物體原有的特性，使識別產生了錯誤。
製造假目標可以分散敵方火力，轉移對真目標的注意力。紅外假目標必須具有與真目標一致的紅外輻射特征，不但外形要像真目標，而且內部要配置熱源，使假目標的外表具有與真目標相接近的溫度。
在1991年海灣戰爭一開始，以美國為首的多國部隊就猛烈轟炸伊拉克，企圖一舉摧毀薩達姆的指揮中心、空軍基地、機場、導彈發射架、核生化設施等重要地方。多國部隊出動作戰飛機10萬多架次，發射和投擲導彈、炸彈的噸位總數，超過了朝鮮戰爭三年的總和。但事態的發展卻出乎了多國部隊的意外。伊拉克仍在一個勁地發射“飛毛腿”導彈，700多架飛機絕大部分仍然隱藏著，一半以上機動導彈發射基地和導彈發射架仍然完好。
伊拉克究竟用什麼辦法頂住了以美國為首的多國部隊的猛烈轟炸，使美軍感到頭疼呢?一個主要原因就是薩達姆成功地運用了欺騙戰術，大設假目標。據報道，多國部隊轟炸的目標80％以上都是假的，伊拉克擁有大量假坦克、假飛機以及完全用膠合板、紙板和塑料建成的空軍基地。這些假目標上安有無線電發射器和熱源，其發射的電信號及表麵溫度都和真目標相同。以此辦法迷惑了美國的空軍，使他們真假難辨，浪費了大量炸彈，造成巨大損失。
i973年第四次中東戰爭中，埃及軍隊使用了大量塗有反雷達和對付紅外偵察塗料的偽裝網，加上巧妙的戰術示假，使幾個軍的兵力在以色列人的眼皮底下集結成功。
在高新技術迅速發展的今天，各種現代化武器和新的作戰樣式大量湧現，軍事探測器越來越發達，分辨識別能力越來越強。這就意味著凡是暴露的目標，一般說來都可以被偵察到，凡是被偵察到的目標，一般說來都可以被摧毀。在這種情況下，如何保存戰場上的有生力量就顯得特別的重要。
紅外偽裝技術是偽裝領域中的新課題，是未來高技術戰爭中偽裝作戰的重要手段。在各國軍事科學家們的努力下，在不遠的將來，它將給軍事偽裝技術的發展帶來新的飛躍!
人類生活的好幫手
早在19世紀，人們就發現變化的電磁場能引起變壓器鐵芯和介質材料發熱。1914年法國人通過反複實驗和研究認識到：變化頻率太低將會使加熱極不均勻，因此必須提高變化的頻率，才能提高加熱的效果。從20世紀30年代起，隨著電子工業的發展，出現了高頻功率管，利用高頻電流產生的高頻電磁場，成功地實現了對介質的高頻加熱。高頻加熱作為一門新的技術，在很多方麵，都獲得了重要的應用。它的優點是加熱速度快，加熱效率高，加熱均勻，便於控製，加熱效果好。
在第二次世界大戰期間，微波技術得到了迅速發展。很多國家都積極開發微波加熱新技術。半個多世紀以來，微波加熱技術在各個方麵都獲得了大量的應用。比如，糧食的烘幹，蔬菜和水果的脫水，煙葉的複烤，卷煙的幹燥，蠶繭的殺蛹與幹燥，紡織品、紙張、皮革、藥品以及食品等許多生活用品的幹燥。再比如，在熱熔化方麵的應用：塑料的熱合，焊接，食品解凍，熔化石蠟等等。還有熱機械作用方麵的應用：高頻和微波碎石，煙梗的微波膨脹，微波碎石混凝土，微波膨化食品等等。此外，家用微波爐也得到了廣泛的應用。在微波化學處理方麵，包括微波熱處理、微波放電等離子體處理等方麵，都有實際應用。使用電磁波加熱可有效地減少汙染，改善了環境，提高了效率。
激光實質上也是電磁波，直接利用激光頻率的電磁波能量來打孔、切割、焊接、熱處理等加工工藝應運而生，且顯出了它強大的生命力。激光加工已成為新興的“超級”加工技術。
電磁波中的紅外加熱，早已人人皆知了，這裏不再提及了。
當電磁波為人類所掌握以後，很快就成了理療方麵的新軍。由於不同波段的電磁波對人體的生物效應不同，所以治療的病症也不同。短波理療應用的電磁場頻率範圍是：3～30兆赫，常用10～15兆赫，主要效果是使組織生熱、鎮痛效果明顯，有較強的抗炎、消腫作用，適用於對各種慢性炎症的治療。短波透熱作用深，可隔衣治療，方法簡單而安全。超短波理療應用的頻率範圍是：30～300兆赫，適用於一切炎症的治療，對急性炎症的療效較為顯著，它還是凍傷的一種特效療法：並且對急性腎功能衰竭有良好的治療作用，對初期高血壓也有一定的治療效果。微波理療於1947年正式用於臨床，它使用的頻率是：300～1000兆赫，微波使人體受熱均勻，主要適應的病症是各類炎症，治療突發性耳聾也有明顯的效果。微波還是對癌症進行常規療法的輔助工具，也常用於某些外科手術。微波還可以用於對肺氣腫、肺水腫、組織損傷、腫瘤的診斷。