淺談電磁感應在現實生活中的應用

（北京市第四中學 北京 100190）

一、電磁感應的定義

按照我們通常的理解來看，電磁感應現象指的是導體在預先設置的穩定磁場中做切割磁感線的運動，導體內部通過切割磁感線會產生電動勢，如若導體能夠和其他的物體構成一個閉合的回路的話，那么回路就會通過電動勢產生電流。這種將磁場能轉化為電流的現象我們即稱之為電磁感應，產生的電動勢是感應電動勢，產生的電流及是感應電流。[1]

二、電磁感應的原理

電磁感應的創始人法拉第是最早發現電磁感應原理的人，如今我們也可以在實驗室中驗證電磁感應的原理。第一種方法是：導體位置不動，通過移動磁場使導體做切割磁感線運動。導體和一個電流表相連，通過觀察我們可以發現電流表指針會發生擺動即產生了電流。第二種方法是在恒定不變的磁場中，使導體左右移動，在恒定不變的磁場中做切割磁感線的運動，導體會與電表連成一個閉合的電路，這時候電表的指針也是會出現擺動。這兩種驗證的方式都表明導體切割磁感線會使閉合電路產生感應電流，即出現了電磁感應現象。法拉第最初發現電磁感應現象就是無意間使導體做了切割磁感線的運動，與導體相連的電流表出現擺動，這就是電磁感應的基本原理。[2]

三、電磁感應在生活中的應用

1.電磁感應在高考中的應用

電磁感應在高考中占據的比例非常大，由于其與實踐連接較為緊密，會出現一些從未見過的原理圖，所以解題時難度會比較大，但是只要能過緊扣電磁感應的基本原理還是能夠化繁為簡，事半功倍的。如圖1所示求列車的速度的裝置，每輛列車的車頭都會裝上磁鐵使車頭出現磁場，而在車軌道的下方則裝置了一組線圈和電流測量儀就構成了火車速度測量儀。本題中已知磁鐵的磁感應強度B=0.004T，且將磁感強度極限化，即假設其全部都集中在最前端，以及假設線圈的寬度和最前端的寬度相同，線圈的匝數n=5、長度L=0.2m、閉合電路總電阻R=0.4Ω，電流隨距離變化的圖像如右圖所示：求距點O（原點）30m、130m處的速度、

解析：車前端的磁鐵通過線圈是產生了感應電流，由圖可知當在30m處，由此可以計算出，同理可以得出。此類問題的難點是將抽象化的實物模型化，只要我們能夠建立起電磁感應的模型，那么這一類問題就迎刃而解了。

圖1

2.測量儀器中的電磁感應的應用

速度的測量對科學方面的研究非常重要，但是在現實生活很多事物的速度是很難測量的，因此我們需要借助一些特別的儀器來測量速度。比如血液流動速度測量儀的應用，這個儀器的應用對醫學的發展有非常重要的意義，而血液測量儀的原理主要涉及的知識便是電磁感應現象。其工作的原理為：在血管的兩側裝上電極，在周圍加上恒定不變的磁場，血液作為可以導電的流體實際上相當于一個導體，由于血液的流動而產生的感應電動勢E=BLv（B為磁場強度，L是指導體的長度在此指的是血管的直徑）根據這個公式我們可以得出血流的速度。根據同樣的原理我們可以計算很多物質的移動速度，比如列車的速度和加速度測量儀、電纜位置探測、磁場磁感應強度的探測等等方面應用是非常廣泛的。

3.高新科技中的電磁感應現象

磁流體推進船作為一項新出現的技術，其主要應用的是電磁感應現象。其工作原理如圖2所示：其是磁流體推進船的內部工作示意圖，推進器的內部非常簡單只是由磁體、電極、矩形通道組成。我們知道海水是可以導電的電解質，因此在船行進的過程中，海水相當于一個導體會通過矩形通道，在通道的外部可以加上導線使其形成一個閉合的電路，然后外部加上穩定的磁場，但是需要明確的一點是必須使海水流動的過程中做切割磁感線的運動，否則閉合電路就無法產生感應電動勢，從而無電流產生，那么船就無法前進。

圖2

4.電吉他中包含的電磁感應現象

電吉他和普通吉他區別的關鍵是電吉他每根琴弦的下邊都裝有一個“拾音器”的設備，拾音器的工作原理就涉及到電磁感應現象：拾音器其實就相當于一個磁場，琴弦通過撥動做切割磁感線運動，這時候與琴弦相連的多匝線圈中就會出現電信號，電信號通過擴音器放大，最終經揚聲器把音樂傳播出來，這就是電吉他的基本工作原理，可見電磁感應在娛樂生活方面的應用也非常普遍。

結語

電磁感應在現實中的應用總是和各種其他的技術相聯結，以至于很難理解，但是如果我們可以將其抽離出來建立起獨立的模型，那么這類問題就非常簡單了。也正是由于電磁感應在現實生活中的廣泛應用，我們更應當學會明確其原理及公式用法，希望讀者通過閱讀本文加深對電磁感應的理解。

[1]尹雨卓.探究高中物理中的電磁感應現象[J].雅禮中學.湖南長沙.2017.

[2]經秋華.聚焦電磁感應中電量問題的求解[J].浙江省衢州第一中學.2015.