電磁感應在生活中的應用

電磁感應在生活中的應用摘要：電磁感應現(xiàn)象是放在變化磁通量中的導體，會產(chǎn)生電動勢，一般表現(xiàn)為兩種形式，即動生電動勢與感生電動勢。對這兩種電動勢從產(chǎn)生機制、能量轉換等角度分別進行描述，來理解它們的統(tǒng)一和區(qū)別。電磁感應現(xiàn)象在生活中有很多的應用，對常見的幾種例子分別進行闡述，對該現(xiàn)象有更具體的理解。關鍵詞：電磁感應定律電動勢應用一、 電磁感應定律不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生感應電動勢，電路已經(jīng)具備了隨時輸出電能的能力。如果電路閉合，將會在回路中產(chǎn)生感應電流。這一現(xiàn)象是邁克爾袪拉第于1831年發(fā)現(xiàn)的，因此被稱之為法拉第電磁感應定律。這是自奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流產(chǎn)生磁場之后，在電磁學中的另一偉大發(fā)現(xiàn)，它不僅揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，而且為電與磁之間的相互轉化奠定了基礎。通過實驗表明，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應電動勢和感應電流。若電路不閉合，則電路沒有電流，只存在感應電動勢，感應電動勢與穿過這一電路相對任一參照形成閉合環(huán)路的磁通量變化率成正比，方向用楞次定律判斷。即無論回路是否閉合，都會產(chǎn)生感應電動勢：e=-d/t感應電動勢的存在不以導體存在為前提，根據(jù)復合函數(shù)求導及磁通量與磁感應強度關系，當上式中線圈匝數(shù)n=1時，又可寫為e=-d(jBdS)/dt=-J(B/t)dS—JB(dS)/t二、 電動勢上式中，第一項表示線圈不動時磁感應強度B隨時間變化所產(chǎn)生的感應電動勢，又稱感生電動勢，變壓器及無線信號的接收天線是其典型應用；第二項表示空間磁場不變，線圈面積變化產(chǎn)生的感應電動勢，又稱動生電動勢，其典型應用于發(fā)電機。動生電動勢回路或其一部分在磁場中的相對運動所產(chǎn)生的感應電動勢，即變，稱之為動生電動勢。動生電動勢的產(chǎn)生是由于外力的作用，驅使導體在磁場內(nèi)運動，整個過程中洛倫茲力與導體的運動方向垂直，即洛倫茲力不做功。因此，動生電動勢能量的變化是外力的機械能轉化為電能。感生電動勢僅由磁場的變化而產(chǎn)生的感應電動勢，即變，稱之感生電動勢。感生電動勢時，導體或導體回路不動，而磁場變化。因此產(chǎn)生感生電動勢的原因不可能是洛侖茲力。英國物理學家麥克斯韋指出：變化的磁場會在其周圍空間激發(fā)出一種電場，稱為感生電場，其電場線為閉合曲線，所以又稱為渦旋電場。產(chǎn)生感生電動勢的非靜電力是感生電場力(或稱為渦旋電場力)。三、 電磁感應的應用電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為電和磁的轉化鋪平了道路，工程及生活應用中很多發(fā)明都是根據(jù)電磁感應原理制成的，如我們熟知的發(fā)電機、電磁爐以及將來肯定會普及的無接觸式充電電池，等等。

（一）電磁爐：（1）電磁爐內(nèi)爐面一般是耐熱陶瓷板，下方有一銅線制線圈，線圈產(chǎn)生交流磁場（強弱不停變化的磁場），交流磁場通過放在爐面上的鐵磁性金屬器皿時，能量以兩種物理現(xiàn)象在器皿內(nèi)轉化成熱能：（2）渦電流，交流磁場使器皿底部產(chǎn)生感應渦電流，渦電流使鍋底迅速發(fā)熱，轉化為熱能；磁滯損耗，交流磁場在不停的改變鍋底金屬的磁極方向時會造成能量損失而化成熱能。主要的熱力來源以渦流所產(chǎn)生的為主，磁滯損耗產(chǎn)生的熱能少于10%加熱了的器皿便可加熱食物。電磁爐產(chǎn)生的電動勢類型為感生電動勢。（二）無接觸式充電電池車的充電裝置相當于汽車燃料的加注站，可以通過反復充電提供車輛持續(xù)運行的能源。近年來，國外涌現(xiàn)出了三種非接觸式電動車充電裝置，其中一種充電方式就是利用電磁感應現(xiàn)象，充電原理是：為充電線圈N1提供交流電并產(chǎn)生磁場時，磁力線穿過與之分離一定距離的接收線圈N2。交流電產(chǎn)生的交變磁場，使接收線圈產(chǎn)生相應的感應電動是并對外充電。電磁感應通過送電線圈和接收線圈之間傳輸電力，是最接近實用化的一種充電方式。該應用產(chǎn)生的電動勢類型為感生電動勢。（三）磁懸浮列車在其懸浮系統(tǒng)上、推進系統(tǒng)上、導向系統(tǒng)上都要應用電磁感應定律。要想使沉重的列車懸浮起來，利用超導技術的幫助才能實現(xiàn)。超導磁懸浮列車的概念最先是由美國人提出，其基本原理如圖1所示：在列車的底部安裝超導磁體，在軌道的兩旁則鋪設有一系列的閉合鋁環(huán)，當列車運行起來時，由于超導磁體產(chǎn)生的磁場相對于鋁環(huán)有運動，根據(jù)電磁感應原理，在鋁環(huán)內(nèi)就會產(chǎn)生感應電流，而超導體和感應電流之間會有相互作用，產(chǎn)生向上的排斥力。當排斥力大于列車的自身重力時，列車就會懸浮起來（離地上的軌道平面約1cm左右）。當然，當列車減速時，隨著磁場的減小，相應的排斥力也變小，因此，懸浮列車也要配車輪，但它的車輪像飛機一樣在高速運行時可以及時地收起來。當懸浮列車懸浮起來以后，由于沒有了車輪和它的軌道之間的摩擦力，只需不大的功率（幾千千瓦）就可以讓列車達到500km/h的速度。（只需克服空氣的阻力，而且噪音小，運行平穩(wěn)）。與現(xiàn)有的列車相比，磁懸浮列車有高速、安全、噪音低和占地小等優(yōu)點，四、小結不論是發(fā)動機，電磁爐還是無接觸式充電電池都是利用電磁感應原理來實現(xiàn)其他形式的能量向電能的轉化。產(chǎn)生的電動勢類型有動生電動勢、感生電動勢抑或兩種電動勢都存在，電流為交流的形式輸出。除了上述幾種應用實例外，還有很多類似的發(fā)明，如汽車車速表，話筒等，在此不深入列舉。參考文獻：口］渠曉姍.動生電動勢與感生電動勢日］.科技視界，2016,(01)：217-218.［2］ 孫小科.動生電動勢與感生電動勢淺析日］.科技信息，2012,(22)：92—92.［3］ 李洪偉.感生電動勢日］.中學物理教學參考，2012，(03)：28—29.［4］ 李泉勝，戈秀龍.高職汽車檢測與維修專業(yè)頂崗實習模式的探索與實踐［J］.交通職業(yè)教育，2011，(04)：55—57.［5］ 郭炎偉，劉錯.談技工汽車維修專業(yè)生產(chǎn)實習的指導［J］.機械職業(yè)教育，201