電磁原理在日常生活中的應用

唐政 赤峰二中

如今社會對電磁的依賴越來越高，正是電磁原理的發現，人類才開始了電與磁間聯系的實驗，繼而逐漸研究和開發應用。在當今時代，電磁原理的應用遍布生活的每一個角落，電磁原理在生活中的應用隨著科技的進步得到迅速普及，為人類生活帶來了極大的方便。

1 電磁原理在家庭生活中的應用

電磁爐已經普遍應用于廚房，它采用磁場感應電流的加熱原理，電磁爐是通過電子線路板的組成部分產生交變磁場，當含鐵質鍋具底部放置爐面時，鍋具即切割磁感線而在鍋具底部金屬部分產生渦流，渦流使含鐵鍋具產生熱能。電磁爐煮食的熱源來自于鍋具底部，而不是電磁爐本身發熱傳導給鍋具，所以熱效率要比所有炊具的效率均高出近1倍，從而使鍋具本身自行高速發熱，用來加熱和烹飪食物，達到煮食的目的。

微波爐是用微波來煮飯燒菜的，煮食物很方便。將冷的或生的食物放入微波爐里，關好爐門，一按開關，食物在微波爐里轉上一會兒，就燒熱煮熟了。微波爐里沒有火，是靠高頻電磁波作為微波爐的熱源。為了使爐腔內的食物均勻加熱，微波爐爐腔內設有專門的裝置。最初生產的微波爐是在爐腔頂部裝有金屬扇頁，進行微波攪拌，以干擾微波在爐腔中的傳播，從而使食物加熱更加均勻。目前，是在微波爐的爐腔底部裝一只由微型電機帶動的玻璃轉盤，把被加熱食品放在轉盤上與轉盤一起旋轉，使其與爐內的高頻電磁場作相對運動，同時平板式爐腔通過內壁對微波反射達到均勻加熱的目的。我國獨創的自動升降型轉盤，使得加熱更均勻，烹飪效果更理想。

2 電磁原理在汽車領域的應用

汽車大燈中的氙氣燈，由氙氣燈泡、變壓安定器和絕緣導線組成。其工作原理是，接通電源后，通過變壓器的電磁感應，瞬間將12V電源升至2萬伏以上的高壓脈沖電壓，激活氙氣燈泡中的氙氣，在電弧中產生6000K--10000K色溫度的強勁光芒，顏色呈晶鉆白略帶紫藍。它徹底拋棄了傳統的燃燒鎢絲發光原理，是照明系統領域的革命性變革。

霍爾效應是電磁效應的一種，這一現象是美國物理學家霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導電機制時發現的。當電流垂直于外磁場通過導體時，垂直于電流和磁場的方向會產生附加電場，在導體的兩端產生電勢差，進而轉化成脈沖電信號。根據霍爾效應做成的霍爾器件，是以磁場為工作媒體，將物體的運動參量轉變為數字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開關的功能。迄今為止，霍爾器件已在現代汽車上廣泛應用：ABS系統中的速度傳感器、分電器的信號傳感器、液體物理量檢測器、汽車速度表和里程表、各種用電負載的電流檢測及工作狀態診斷、發動機轉速及曲軸角度傳感器、各種開關，等等。

霍爾器件具有結構牢固、體積小、重量輕、壽命長、功耗小、耐震動、不怕灰塵油污水汽及鹽霧等的污染或腐蝕等優點。

3 電磁原理在工業領域的應用

電磁鐵起重機是將通電充磁的電磁鐵放在具有通磁性能的物品上，通過電磁吸力吸住物品，用起重機調運到需要位置，斷電后，電磁鐵失去磁力松開物品。在冶金工廠里，我們可以看到功能強大的電磁鐵起重機，工人們用它來搬運大型貨物。在鑄造廠和類似的工廠中，電磁起重機提取和搬運鐵塊的作用是無可替代的。幾十噸重的大鐵塊或者機器零件不用捆扎，用這種磁鐵起重機就能搬運，非常方便。工廠里的鐵片、鐵絲、鐵釘、廢鐵等材料非常零散，搬運起來非常麻煩，但是用電磁起重機就可以直接搬運，不用裝箱或者打包。

冶煉廠里的高頻感應電爐，是在坩堝的外緣繞有線圈，當線圈同大功率高頻交變電源接通時，高頻交變電流在線圈內激發很強的高頻交變磁場，這時放在坩堝內被冶煉的金屬因電磁感應而產生渦流，釋放出大量的焦耳熱，結果使自身熔化。這種加熱和冶煉方法的獨特優點是無接觸加熱。把金屬和坩堝放在真空室加熱，可以使金屬不受玷污，并且不致在高溫下氧化。此外，由于它是在金屬內部各處同時加熱，而不是使熱量從外面傳遞進去，因此加熱的效率高，速度快。高頻感應電爐已經廣泛用于冶煉特種鋼、難熔或較活潑的金屬，以及提純半導體材料等工藝中。

4 電磁原理在娛樂領域的應用

大型游樂場里的翻滾過山車在最后進站前用摩擦力來使列車減速，存在更大的不穩定性，特別是雨雪天剎車容易打滑。電磁制動是最近幾年來為了保證過山車的安全而新設計的一種剎車形式，電磁制動依靠磁極與磁極間的相互作用力來實現剎車，電磁制動的裝置不與列車相接觸，電磁制動器是由一個或兩個磁力很強的釹磁鐵長條固定在軌道上，完全不需要運動，當金屬片切割磁感線時，會在金屬內部產生渦流，這將生成一個磁場來阻礙運動。電磁制動的過山車在緊急剎車方面是100%安全的，因為它依賴于磁性的基本屬性。除電磁鐵外，使用永磁體的剎車不需要電力。并且電磁制動比摩擦制動更加平穩，以列車與磁片接觸的面積成正比逐漸增加制動力量，使乘坐的人不會遇到任何不愉快的感受。

5 電磁原理在發電領域的應用

風力發電正在世界上形成一股熱潮，我國也在西部地區大力提倡。因為風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或空氣污染，是一種特別好的發電方式。風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再通過增速機將旋轉的速度提升。機頭的轉子是永磁體，定子繞組切割磁感線產生感應電流，來促使發電機發電，這是電磁原理在新能源方面的一大應用。依據目前的風車技術，在微風程度便可以發電。我國的風力資源極為豐富，絕大多數地區的平均風速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風速更大。有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風天，在這些地區，發展風力發電很有前途。

6 電磁原理的未來發展前景

盡管電磁原理在日常生產和生活中已經得到了廣泛的應用，但人類對未來的探索永無止境，電磁原理在未來的發展中還有更好的前景。

時至今日，供電網、高壓線已遍布全球的角角落落。不知不覺各種理不清的電源線、數據線帶來的困擾也與日俱增。不過，在電磁數據傳輸技術日益普及之時，無線電力傳輸也不再是幻想，在未來的生活中擺脫那些紛亂的電源線已成為可能。無線電力傳輸將電力通過電磁耦合、射頻微波等載體進行傳輸，解除了人類對于導線的依賴。通過電磁感應和電磁耦合共振技術，發射線圈和接收線圈之間利用磁耦合來傳遞能量，當接收裝置的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強，完成磁場到電能的轉換，從而實現電能的高效中程傳輸。還可以利用微波形式來實現電能的遠程傳輸，為高山、森林、沙漠、海島、邊防哨所、無線電導航臺、衛星監控站、天文觀測點等難以架設線路的地方補充電力。這對于新能源的開發利用、解決未來能源短缺問題有著重要意義。

電磁軌道炮是一種遠程、高能、多任務的武器電磁炮結構，其射速可達當前海軍艦炮的3倍。射程可達160千米以上，以艦船上儲存的電能為動力來源，利用電磁系統中電磁場產生的洛倫茲力對金屬炮彈加速到很高的速度發射出去，使其達到打擊目標所需的動能，是利用電磁發射技術制成的一種先進動能殺傷武器。與傳統大炮將火藥燃氣壓力作用于炮彈不同，可大大提高炮彈的速度和射程，對未來的軍事發展有不可估量的作用。

目前，電磁發射和超導技術都是研究的熱點,將超導技術運用于電磁發射技術是未來的研究方向。超導儲能、超導開關、超導材料和磁懸浮等超導技術在電磁線圈發射中的應用前景非常廣泛,為電磁技術的研究提供了新思路。

7 結束語

電磁原理在日常生活中被廣泛應用，為人類帶來了巨大的轉變，小到家庭電氣，大到汽車、工業等高科技領域均有應用，并起著重大的作用。在今后的發展中，需要我們認真學習，不斷研究，勇于探索，爭取為電磁原理的新應用做出貢獻，進一步使電磁原理服務于社會。