高中物理电磁感应在生活中的应用探究

2018-11-12查博群

数字通信世界 2018年10期

查博群

（郑州市第四十七中学，郑州 450000）

电磁感应原理是法拉第在一次偶然的试验中发现的，电场与磁场之间的相互作用关系自此被应用于人们的生活之中，并改变了人们的生活。法拉第在无数次试验之后发现，当封闭线圈内的磁通量发生变化的情况下，线圈内将产生一定方向的电流，用于抵消磁通量的变化，而该电流就是有电磁感应原理形成的感应电流。感应电流的存在，使人们找到了创造电能的新路径，人类社会文明进入到电气时代。

1 利用电磁感应原理产生交流电

在生活中，我们所使用的电流多为交流电，这种电流的方向与大小随着时间进行周期性变化，电磁感应原理就是利用线圈切割磁力线的方式获得相对应的电流，并且，由于线圈切割磁力线的方向也在不断变化，进而形成了交流电。

以交流发电机为例，生活中所使用的交流发电机多为柴油发电机，通过燃烧化石能源的方式，实现发电机机械部分的正常运转，在化学能向机械能转化的过程中，其带动的转子将不断切割电动机壳体上永磁铁所产生的磁力线，进而在感应线圈内形成方向、大小周期性变化的电流。其中，交流发电机的输出电压与转子实际转速相关，这也就不难解释为何在发电机转速降低时灯泡亮度会明显减弱的问题。

2 变压器中所使用到的电磁感应原理

日常生活中所使用到的交流电压多为220V/50Hz，然而，由于实际用电需求的不同，在部分场合下需要对交流电压进行调整，这就需要用到电磁感应原理。交流电压的调整需要用到互感线圈和铁芯，铁芯存在的作用是保证线圈内的磁通量最大，从而提高变压效率，减少使用的线圈数量。

图1 变压器原理

如图1所示，L1端为电压输入端，L2端为电压输出端，交流电产生的变化磁场在铁芯的引导下经过感应线圈L2形成感应电动势e2，且变压器的两段参量关系可以表示为：

电磁感应的变压原理可以实现交流电压的调高和调低，因此，因此，变压器在生活中的实际应用范围较广，并且，根据变压器中线圈之间的电磁感应原理可以发现，感应线圈具有遏制电流、电动势快速变化的能力，对于一些用电环境较为恶劣的电路来说，可以通过增加线圈的方式来实现自我保护，而这种线圈就是我们经常遇到的电感。

3 电磁炉中的电磁感应原理

作为一款家用厨房电器，电磁炉为我们的生活带来了巨大便利，然而，电磁炉的使用却仅仅是针对具有导磁能力的炊具，对于其它类型的炊具来说，电磁炉却素手无策。

电磁炉内部安装了大量的导电线圈，在启动后，交流电会通过线圈产生快速变化的磁场，当导磁炊具放置在电磁炉上时，受电磁感应原理的作用，炊具内会形成电磁感应电流（也可以称为涡流），由于涡流的存在导致导磁炊具内阻较高，以至于绝大部分感应电流都转完成了向热能的转换，这就是电磁炉中的电磁感应原理。

关于电磁炉的温度控制功能的实现，在输入电压不变的情况下，通过控制电磁炉内部电流的大小，进而实现对磁场强度的控制，单位时间内变化的磁通量也就随之增加或减小，在导磁炊具内形成的感应电流大小就直接体现在其温度上。

这里需要注意的是，基于电磁感应原理的电磁炉能量转换效率较高，加热速度快，且无法实现精准的温度控制，因此，在使用过程中应尽可能的保证人员在场，避免干烧和糊锅的现象。

4 磁悬浮铁路的动力来源

磁悬浮铁路是利用了电磁感应原理，在列车与轨道之间形成一定的间隙，从而消除了摩擦力的作用，增加了运行速度。对于磁悬浮列车的动力来源，可以通过高中物理知识电磁感应进行解释。

在生活中，我们知道磁铁存在同性相斥、异性相吸的现象，因此，在磁悬浮列车的底部按照一定的间隔排列好磁极顺序相同的永磁体，通过电磁感应原理，在两条轨道铺设反作用板和感应钢板，从而实现反作用板和感应钢板的磁化，进而在向上托举磁悬浮列车的同时，推动磁悬浮列车前进。通过调节电流大小，可以控制磁场强度，进而达到控制磁悬浮列车速度的目的。

然而，在磁悬浮列车上我们不难发现轮子的存在，这是由于在列车减速的过程中，为实现安全与节能的目的，其垂直方向上的电磁推力也将减小，轮子的存在能够避免车体与轨道之间的摩擦，并能够利用传统制动方式为列车进行二次减速。