高中物理電磁學知識在生活中的應用

馮啟航

【摘 要】物理知識與人們的日常生活有著緊密的聯系，物理知識在人們生活中的很多地方均會運用到。我們在課堂上對物理知識進行學習時，應結合物理知識和生活實際，促進自身學習物理知識的創新和實踐能力的提高，就物理知識在實際生活中的應用予以更好地了解，在生活中遇到一些實際問題時更好地利用所學物理知識來解決。

【關鍵詞】高中物理；電磁學知識；生活應用

【中圖分類號】G633 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）04-0286-01

引言

物理是高中學習階段的一項重要課程，具有較強的邏輯性，在學習過程中需要我們舉一反三和換位思考，對能力要求相對較高。電磁學又是高中物理中的重要內容，在生活實踐中經常也會用到。作為學生，要更好地保證自己學習效率，關鍵也就需要一套行之有效的學習方法和策略，并將電磁學知識更好應用到生活當中。

一、電磁學知識概述

電磁學知識作為高中物理知識的重要組成部分，也是競賽試題的考查重點。在廣義上看，電磁學主要包括電學和磁學；在狹義上看，電磁學是一門對磁性和電性交互關系進行研究的重要學科，主要研究的內容是電磁場、電磁波、帶電物體動力學、電荷等。高中物理電磁學由五部分內容組成，第一部分以電荷和電荷守恒定律出發，介紹了電場的力的性質、電場中能的性質以及帶電粒子在電場中的運動。這這一部分內容是整個電磁場的基礎，是聯系電場與磁場的關鍵知識點；第二部分恒定電流章節以歐姆定律為中心，介紹了電路、電流與電阻之間的關系，這部分內容實驗性很強，涉及到常用電器中的供電、電流、電壓控制等內容；第三部分主要介紹磁場相關內容，包括安培力、洛倫茲力等基本概念并介紹了帶電粒子在磁場及復合場中的運動問題；第四部分介紹了電磁感應相關知識，其中重點內容是電磁感應與電路規律的綜合應用、電磁感應與力學規律的綜合應用；第五部分為交流電部分，包括交變電流、電壓器及電能的輸送。電磁感應章節內容與日常生活中的很多電器、設備均相關，凡是涉及到電、磁轉換以及電、磁能量傳遞的設備均會應用相關原理。

二、高中物理電磁學知識在生活中的應用

1.電磁爐。

電磁爐的原理是電磁感應現象，其基本原理是：電磁爐基座線圈將家用220V交流電轉變成高頻交流電從而在線圈周圍空間產生高頻交變磁場（圖2），當該磁場作用于金屬鍋底時，會產生電磁感應渦流，當渦流作用于鍋底時會使鍋具產生熱量，最后該熱量傳導至食物，達到加熱的目的。渦流的本質是電磁感應現象，它是指移動的金屬導體在磁場中運動時，在移動金屬中產生感應電動勢，從而產生感應電流的現象。其產生的基本條件有兩個：一個是不斷變化的磁場，不斷變化磁場會帶來磁通量的變化，另一個是金屬體本身可自行構成閉合回路，因此，感應電動勢才能最終在閉合回路中形成感應電流。.當金屬導體回路的電阻很小時，會在閉合回路中產生很大的感應電流，就像水中的旋渦，因此簡稱渦流。從以上原理分析可以發現：在電磁爐上使用的鍋必須滿足一個條件，那就是鍋的材質必須是具有磁性的。所以電磁爐使用的鍋應該是鐵系（搪瓷、鑄鍋、不銹鐵）鍋，不銹鋼鍋，復合底鍋必須是電磁爐專用。

2.電機。

法拉第提出的電磁感應定律表明，磁場的變化要產生電場。這個電場與來源于庫侖定律的電場不同，它可以推動電流在閉合導體回路中流動，即其環路積分可以不為零，成為感應電動勢。電磁感應現象最重要的一個應用是制造發電機，其基本原理是：閉合電路的一部分繞成線圈，然后在磁場中轉動切割磁感線，產生感應電流。高中實驗課上用手搖發電機就能清楚地演示發電過程。比如：水電站中，利用水流推動水輪機轉動，再帶動發電機發電，所以，為了使水流具有較大的能量，在建造水電站時往往要建造攔河大壩（例如三峽大壩），用于提高水位，增加水的勢能，有利于發電。風力發電機是將風能轉換為電能的機械，又稱風車，其工作原理是利用風力帶動風車葉片旋轉，然后通過增速機將旋轉的速度提升，再帶動發電機發電，依據目前的風車技術，大約是3m/s的微風，便可以開始發電。電磁場知識在電機中的運用是作為高中生學習的重點內容，目的不僅僅是為應付考試，更重要的是它給生活帶來的具體應用。

3.移動電話和手機。

移動電話和手機在目前信息化時代被廣泛使用，且隨著人們生活水平的提高，移動電話的普及率也在不斷提高。移動電話實際上就是一部移動的無線電臺，把用戶聲音轉變為高頻電信號，并將其發射，同時是一個收音機，捕捉發射到空中的電磁波，實現用戶之間的通話信息傳遞。在城市的任何角落，移動電話都能實現基本通話，移動電話系統已經成為城市電話網不可分割且及其重要的一部分。

4.磁懸浮列車。

磁懸浮列車是以高中物理電磁學中“同性相斥、異性相吸”的原理為基本運行原理，通過磁鐵與地心引力之間的對抗，使得磁懸浮列車懸浮在軌道上，并借助直線電機的作用推動，消減軌道摩擦力，以達到提速的效果，推動列車快速前行。從磁懸浮列車運用電磁學知識的情況來看，其車內的超導體電磁鐵系統與電磁運行系統存在緊密聯系。當列車動態運行時，軌道線圈形成的磁場與列車內部的超導體電磁鐵之間會產生一種相斥力，對抗地心引力，從而使得磁懸浮列車懸浮在軌道之上，而列車車體底部與兩側倒轉向上的頂部的磁鐵基于“異性相吸”的電磁原理，產生吸引力，促使列車前進。磁懸浮列車運行導軌的形狀呈T字形，反作用板和感應鋼板安裝在軌道上方和伸臂下方，共同控制電磁鐵的電流，使得列車車身與導軌之間的距離在10～15mm之間，并且在導軌鋼板產生的吸引力和車身重力的維持下保證列車車身處于平衡狀態，安全運行。

結束語

總之，電磁學是我們高中生需要學習的重要的物理知識，其與我們現實生活具有非常緊密的聯系，如磁懸浮列車、微波爐、電磁爐等，我們高中生在學習電磁學的相關內容時，應積極將理論知識與實際生活相結合，使得電磁學抽象的理論知識變得具體化、直觀化，進而提高學習效率。

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