高中物理電磁學知識在生活中的應用

王芷曼

摘 要：電磁學是高中物理學習中的一個重要知識板塊，包括電場、恒定電流、磁場、電磁感應和交流電流幾個知識點，電磁感覺是將電場與磁場聯系起來的重要環節，其在家用電器中應用越來越廣泛，本文通過電磁學相關基礎知識的梳理，剖析了常見家用電器中電磁學知識的應用。

關鍵詞：高中物理；電磁感應；感應電動勢

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。

1 無線充電技術

無線充電技術是指應用電磁感應原理，在電源與設備之間建立感應磁場，從而在充電端產生感應電動勢，達到充電的目的，無線充電技術可以取消電源與充電設備之間的導線，大大方便設備的使用，隨著無線充電技術水平的發展，目前已在小到手機、平板等智能設備，大到電動汽車均可使用無線充電技術，而且，隨著無線充電距離的不斷增加，將來甚至可以取消目前室內輸電線路。[1]

無線充電的基本原理主要包括兩個部分，一個是電磁感應，另一個是感應電動勢。電磁感應的基本原理如圖1所示，當在送電線圈輸入直流電流時，送電線圈和受電線圈中就會產生磁場，在受電端，通過閉合電路在磁場里做切割磁場運動從而產生感應電動勢，感應電動勢在受電端的閉合回路中驅動電子形成電流。通過這個原理，當送電線圈的磁場量不斷變化時，送電線圈與受電線圈之間的磁場會產生變化，從而帶來受電線圈中的磁通量不斷改變，達到改變受電回路電流的大小，提供不同功率的電勢，再將這部分電流整合為直流為設備充電。[2，3]

2 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。[4]

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。

3 結論

我們生活中很多電器設備均用到了高中物理課本中的電磁感應原理，可以這樣說，沒有法拉第的電磁感應定律問世，就不可能有我們現在使用的電磁爐了。電磁感應是發電機、感應馬達、變壓器和大部分其他電力設備的操作的基礎。而隨著科學技術的發展，電磁感應原理將會越來越多地應用到生活電器及大型設備中。

參考文獻：

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

[2]王西平.電磁感應技術在手機無線充電中的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（19）：112.

[3]謝利濤，趙志強，王彥莉.無線充電技術及其應用[J].河南科技，2011，（3）：68-69.

[4]韓廣興.電磁爐原理使用與維修技術[M].北京：教育音響出版社，2007.