淺析高中物理電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用

修立信 四川大學(xué)附屬中學(xué)

淺析高中物理電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用

修立信 四川大學(xué)附屬中學(xué)

電磁感應(yīng)作為一種大自然中廣泛存在的物理現(xiàn)象，是高中物理電學(xué)版塊的核心知識(shí)點(diǎn)，在電學(xué)版塊中具有舉足輕重的地位，電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)時(shí)間距今只有三百多年，然而電磁感應(yīng)的應(yīng)用卻推動(dòng)了整個(gè)世界生產(chǎn)力的發(fā)展。電磁感應(yīng)與其他物理現(xiàn)象的發(fā)展有本質(zhì)區(qū)別，電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用打開了電氣時(shí)代的大門，是人們生產(chǎn)力發(fā)展的革新，后來被廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中，人們的生活方式發(fā)生了翻天覆地的改變。了解電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用，有助于高中生深入理解電學(xué)版塊，從而提升物理水平，文章基于高中生視角，以全面化客觀化的角度思考問題，對(duì)高中物理電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用作一個(gè)淺析。

高中物理 電磁感應(yīng) 廣泛應(yīng)用 高中視角

電磁感應(yīng)被發(fā)現(xiàn)的時(shí)間較晚，距今只有三百多年，法拉第在實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)電表發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，后來證明了存在磁場能夠通過某種形式轉(zhuǎn)化為電流，于是一個(gè)大膽的設(shè)想橫空出世——閉合電路的磁通量一旦改變，將會(huì)在閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，將它應(yīng)用到生活中，只要人為改變某些物理參數(shù)，就能夠得到無窮無盡的電流。電氣時(shí)代的大門終于打開，人們獲得了無窮無盡的電流，于是工業(yè)生產(chǎn)與生活方式發(fā)生了翻天覆地的改變。

1 高中物理電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用原理

只有在對(duì)電磁感應(yīng)的運(yùn)用原理有一個(gè)清晰明確的認(rèn)知的前提下，才能夠深入了解高中物理電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用，電磁感應(yīng)的應(yīng)用原理較為復(fù)雜，相對(duì)于簡單力學(xué)，光學(xué)和熱學(xué)而言，它的原理非常抽象，難以具象化，因此高中生要結(jié)合對(duì)電磁感應(yīng)的心得感悟才能夠從生活中探索發(fā)現(xiàn)，結(jié)合現(xiàn)象看待電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用。盡管電磁感應(yīng)的概念、定義與相關(guān)知識(shí)都較為抽象難懂，但涉及的應(yīng)用原理不多，將生活中高中物理電磁感應(yīng)的應(yīng)用原理總結(jié)分以下三個(gè)方面：

（1）閉合電路產(chǎn)生電流回路的原理。電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流的前提條件是需要有完整的閉合電路，并用閉合電路的一部分導(dǎo)體做功切割磁感線運(yùn)動(dòng)做功，閉合回路才會(huì)有感應(yīng)電流生成。事實(shí)上感應(yīng)電流并非直接產(chǎn)生，只有閉合電路部分導(dǎo)體做功的過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)后，電流從電動(dòng)勢(shì)最低處出發(fā)沿著導(dǎo)線流動(dòng)最后到電動(dòng)勢(shì)的最高處，也只有閉合電路才能產(chǎn)生電流回路。如果不存在閉合回路，盡管導(dǎo)體在切割磁感線的過程中也能夠產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，而電動(dòng)勢(shì)無法形成電流，最后就以空氣中的分子摩擦最后消失在空氣中，只有完整的閉合回路才能形成源源不斷的電流。

（2）能量守恒定律。電磁感應(yīng)中閉合電路產(chǎn)生了感應(yīng)電流，是屬于電流的產(chǎn)生，但電能卻不是憑空出現(xiàn)的，只有在符合閉合電路磁通量發(fā)生變化的情況下才會(huì)產(chǎn)生，而閉合電路磁通量的變化需要人為地用部分導(dǎo)體垂直切割磁場方向，必須消耗導(dǎo)體的動(dòng)能，在本質(zhì)上屬于供給導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)做功的能源轉(zhuǎn)化為電能的一種方式。沒有能源提供讓導(dǎo)體做功的能源就無法切割磁場，也就無法產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，電能無法憑空產(chǎn)生，也無法憑空消失，只能由一種形式能量轉(zhuǎn)化而來，或是轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量，能量守恒定律是電磁感應(yīng)最基本的應(yīng)用原理。

（3）相關(guān)的物理參數(shù)。閉合電路感應(yīng)電流的大小根據(jù)歐姆定律來判斷，在導(dǎo)體切割磁場時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)作為電路中的電源，而電磁感應(yīng)中的總電流等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)除以閉合電路的總電阻。人為無法直觀地判斷感應(yīng)電流的大小，只能通過計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，在了解總電阻的前提下求解感應(yīng)電流大小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體有效切割長度（指導(dǎo)體與磁感應(yīng)方向垂直運(yùn)動(dòng)的有效長度），導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度還有磁場強(qiáng)度有關(guān)，基于這個(gè)原理，人們應(yīng)用歐姆定律得出相關(guān)參數(shù)，滿足生活所需。

2 高中物理電磁感應(yīng)在生活中的廣泛應(yīng)用

高中物理電磁感應(yīng)不僅工業(yè)生產(chǎn)中有著極為廣泛的運(yùn)用，還影響改變了人們的生活方式，給人們的生活帶來諸多便利，電磁感應(yīng)的應(yīng)用作為物理學(xué)科廣泛性與適用性的一種體現(xiàn)，給人們帶來了福音。高中物理電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用案例很多，無法一一詳盡，只能列舉以下四個(gè)方面作為案例以供參考：

2.1 改變電動(dòng)勢(shì)與電流方向

生活中經(jīng)常用到的電流屬于交流電，交流電是一種電流方向隨實(shí)踐不斷改變的電流類型，這種電流的產(chǎn)生必須依據(jù)電磁感應(yīng)定律，通過轉(zhuǎn)子不停地改變切割磁場線的方向使得電流方向改變，從而獲得交流電，交流電的優(yōu)點(diǎn)在于相對(duì)于直流電，它更加容易獲得，并且頻率快。變壓器應(yīng)用了電磁感應(yīng)定律，因?yàn)樯钪械碾妷翰⒎呛愣妷海皇窃诎踩秶鷥?nèi)持續(xù)波動(dòng)的電壓，變壓器通過改變磁通量的大小來改變電動(dòng)勢(shì)的大小，使得電流大小改變，在遇到一些緊急情況時(shí)也可以減少電壓的大小來減少用電器承受電壓。

2.2 發(fā)電機(jī)應(yīng)用電磁感應(yīng)發(fā)電

電磁感應(yīng)發(fā)電是電磁感應(yīng)最為廣泛的應(yīng)用，而我們生活中使用的電能由電廠的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生，利用電磁感應(yīng)原理，使用定子固定發(fā)電機(jī)，然后用水力或是火力等提供動(dòng)能讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)不斷切割磁場線從而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，最后在電廠與各家庭用戶連接的電路中產(chǎn)生持續(xù)供給的電流，人們通過電能讓用電器工作，為自己的生活帶來便捷。

2.3 廚房灶具應(yīng)用電磁感應(yīng)加熱

人們給食物加熱的傳統(tǒng)方式是消耗天然氣生火加熱食物，加熱方式屬于熱傳遞，這種加熱的方式能量轉(zhuǎn)化效率低，還容易造成安全隱患，因此現(xiàn)在家庭生活中人們不提倡這種加熱食物的方式。電磁爐是最新的加熱工具，依據(jù)電磁感應(yīng)原理不斷改變磁通量的方向從而改變電流方向，電流以漩渦狀的方式給食物快速加熱，這種加熱方式安全環(huán)保無毒害，并且能量的轉(zhuǎn)化效率極高。

2.4 磁懸浮列車應(yīng)用電磁感應(yīng)原理

磁懸浮列車同樣應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理，人們先是利用磁極間相互排斥的力使列車克服自身重力，將其懸浮在空中，減少摩擦力與器材損耗，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子放置車上，定子鋪設(shè)在軌道上。通過二者之間的相互作用，把電能轉(zhuǎn)化為前進(jìn)的動(dòng)能，換句話說，就是通過磁懸浮列車不斷地運(yùn)動(dòng)提供源源不斷的電能，再將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能力，持續(xù)前進(jìn)。

綜上所述，電磁感應(yīng)盡管發(fā)現(xiàn)時(shí)間較晚，然而卻為人們打開了電氣時(shí)代的大門，人們?cè)谏钪懈鶕?jù)電磁感應(yīng)的原理，產(chǎn)生源源不斷的電流，再將這些電流用于工作與生活，高中生了解物理電磁感應(yīng)有助于深入理解物理知識(shí)，提高物理水平。

[1]王秋閣.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件[J].69期