高中物理电磁学知识在生活中的应用

王芷曼

摘 要：电磁学是高中物理学习中的一个重要知识板块，包括电场、恒定电流、磁场、电磁感应和交流电流几个知识点，电磁感觉是将电场与磁场联系起来的重要环节，其在家用电器中应用越来越广泛，本文通过电磁学相关基础知识的梳理，剖析了常见家用电器中电磁学知识的应用。

关键词：高中物理；电磁感应；感应电动势

高中物理电磁学由五部分内容组成，第一部分以电荷和电荷守恒定律出发，介绍了电场的力的性质、电场中能的性质以及带电粒子在电场中的运动。这一部分内容是整个电磁场的基础，是联系电场与磁场的关键知识点；第二部分恒定电流章节以欧姆定律为中心，介绍了电路、电流与电阻之间的关系，这部分内容实验性很强，涉及到常用电器中的供电、电流、电压控制等内容；第三部分主要介绍磁场相关内容，包括安培力、洛伦兹力等基本概念并介绍了带电粒子在磁场及复合场中的运动问题；第四部分介绍了电磁感应相关知识，其中重点内容是电磁感应与电路规律的综合应用、电磁感应与力学规律的综合应用；第五部分为交流电部分，包括交变电流、电压器及电能的输送。电磁感应章节内容与日常生活中的很多电器、设备均相关，凡是涉及到电、磁转换以及电、磁能量传递的设备均会应用相关原理。

1 无线充电技术

无线充电技术是指应用电磁感应原理，在电源与设备之间建立感应磁场，从而在充电端产生感应电动势，达到充电的目的，无线充电技术可以取消电源与充电设备之间的导线，大大方便设备的使用，随着无线充电技术水平的发展，目前已在小到手机、平板等智能设备，大到电动汽车均可使用无线充电技术，而且，随着无线充电距离的不断增加，将来甚至可以取消目前室内输电线路。[1]

无线充电的基本原理主要包括两个部分，一个是电磁感应，另一个是感应电动势。电磁感应的基本原理如图1所示，当在送电线圈输入直流电流时，送电线圈和受电线圈中就会产生磁场，在受电端，通过闭合电路在磁场里做切割磁场运动从而产生感应电动势，感应电动势在受电端的闭合回路中驱动电子形成电流。通过这个原理，当送电线圈的磁场量不断变化时，送电线圈与受电线圈之间的磁场会产生变化，从而带来受电线圈中的磁通量不断改变，达到改变受电回路电流的大小，提供不同功率的电势，再将这部分电流整合为直流为设备充电。[2，3]

2 电磁炉

电磁炉的原理是电磁感应现象，其基本原理是：电磁炉基座线圈将家用220V交流电转变成高频交流电从而在线圈周围空间产生高频交变磁场（图2），当该磁场作用于金属锅底时，会产生电磁感应涡流，当涡流作用于锅底时会使锅具产生热量，最后该热量传导至食物，达到加热的目的。[4]

涡流的本质是电磁感应现象，它是指移动的金属导体在磁场中运动时，在移动金属中产生感应电动势，从而产生感应电流的现象。其产生的基本条件有两个：一个是不断变化的磁场，不断变化磁场会带来磁通量的变化，另一个是金属体本身可自行构成闭合回路，因此，感应电动势才能最终在闭合回路中形成感应电流。.当金属导体回路的电阻很小时，会在闭合回路中产生很大的感应电流，就像水中的旋涡，因此简称涡流。从以上原理分析可以发现：在电磁炉上使用的锅必须满足一个条件，那就是锅的材质必须是具有磁性的。所以电磁炉使用的锅应该是铁系（搪瓷、铸锅、不锈铁）锅，不锈钢锅，复合底锅必须是电磁炉专用。

3 结论

我们生活中很多电器设备均用到了高中物理课本中的电磁感应原理，可以这样说，没有法拉第的电磁感应定律问世，就不可能有我们现在使用的电磁炉了。电磁感应是发电机、感应马达、变压器和大部分其他电力设备的操作的基础。而随着科学技术的发展，电磁感应原理将会越来越多地应用到生活电器及大型设备中。

参考文献：

[1]百度百科.电磁感應，https：//baike.baidu.com/item/电磁感应.

[2]王西平.电磁感应技术在手机无线充电中的应用[J].电子技术与软件工程，2018（19）：112.

[3]谢利涛，赵志强，王彦莉.无线充电技术及其应用[J].河南科技，2011，（3）：68-69.

[4]韩广兴.电磁炉原理使用与维修技术[M].北京：教育音响出版社，2007.