修立信 四川大學附屬中學

淺析高中物理電磁感應在生活中的應用

修立信 四川大學附屬中學

電磁感應作為一種大自然中廣泛存在的物理現(xiàn)象，是高中物理電學版塊的核心知識點，在電學版塊中具有舉足輕重的地位，電磁感應的發(fā)現(xiàn)時間距今只有三百多年，然而電磁感應的應用卻推動了整個世界生產(chǎn)力的發(fā)展。電磁感應與其他物理現(xiàn)象的發(fā)展有本質(zhì)區(qū)別，電磁感應的發(fā)現(xiàn)與應用打開了電氣時代的大門，是人們生產(chǎn)力發(fā)展的革新，后來被廣泛運用于工業(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。了解電磁感應在生活中的應用，有助于高中生深入理解電學版塊，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，對高中物理電磁感應在生活中的應用作一個淺析。

高中物理 電磁感應 廣泛應用 高中視角

電磁感應被發(fā)現(xiàn)的時間較晚，距今只有三百多年，法拉第在實驗中偶然發(fā)現(xiàn)實驗電表發(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，于是一個大膽的設想橫空出世——閉合電路的磁通量一旦改變，將會在閉合電路中產(chǎn)生感應電流，將它應用到生活中，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 高中物理電磁感應在生活中的應用原理

只有在對電磁感應的運用原理有一個清晰明確的認知的前提下，才能夠深入了解高中物理電磁感應在生活中的應用，電磁感應的應用原理較為復雜，相對于簡單力學，光學和熱學而言，它的原理非常抽象，難以具象化，因此高中生要結合對電磁感應的心得感悟才能夠從生活中探索發(fā)現(xiàn)，結合現(xiàn)象看待電磁感應在生活中的應用。盡管電磁感應的概念、定義與相關知識都較為抽象難懂，但涉及的應用原理不多，將生活中高中物理電磁感應的應用原理總結分以下三個方面：

（1）閉合電路產(chǎn)生電流回路的原理。電磁感應產(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體做功切割磁感線運動做功，閉合回路才會有感應電流生成。事實上感應電流并非直接產(chǎn)生，只有閉合電路部分導體做功的過程中產(chǎn)生感應電動勢后，電流從電動勢最低處出發(fā)沿著導線流動最后到電動勢的最高處，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，盡管導體在切割磁感線的過程中也能夠產(chǎn)生電動勢，而電動勢無法形成電流，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。電磁感應中閉合電路產(chǎn)生了感應電流，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產(chǎn)生，而閉合電路磁通量的變化需要人為地用部分導體垂直切割磁場方向，必須消耗導體的動能，在本質(zhì)上屬于供給導體運動做功的能源轉(zhuǎn)化為電能的一種方式。沒有能源提供讓導體做功的能源就無法切割磁場，也就無法產(chǎn)生感應電動勢，從而產(chǎn)生感應電流，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最基本的應用原理。

（3）相關的物理參數(shù)。閉合電路感應電流的大小根據(jù)歐姆定律來判斷，在導體切割磁場時，感應電動勢作為電路中的電源，而電磁感應中的總電流等于感應電動勢除以閉合電路的總電阻。人為無法直觀地判斷感應電流的大小，只能通過計算感應電動勢的大小，在了解總電阻的前提下求解感應電流大小，感應電動勢與導體有效切割長度（指導體與磁感應方向垂直運動的有效長度），導體運動速度還有磁場強度有關，基于這個原理，人們應用歐姆定律得出相關參數(shù)，滿足生活所需。

2 高中物理電磁感應在生活中的廣泛應用

高中物理電磁感應不僅工業(yè)生產(chǎn)中有著極為廣泛的運用，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，電磁感應的應用作為物理學科廣泛性與適用性的一種體現(xiàn)，給人們帶來了福音。高中物理電磁感應在生活中的應用案例很多，無法一一詳盡，只能列舉以下四個方面作為案例以供參考：

2.1 改變電動勢與電流方向

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)點在于相對于直流電，它更加容易獲得，并且頻率快。變壓器應用了電磁感應定律，因為生活中的電壓并非恒定電壓，只是在安全范圍內(nèi)持續(xù)波動的電壓，變壓器通過改變磁通量的大小來改變電動勢的大小，使得電流大小改變，在遇到一些緊急情況時也可以減少電壓的大小來減少用電器承受電壓。

2.2 發(fā)電機應用電磁感應發(fā)電

電磁感應發(fā)電是電磁感應最為廣泛的應用，而我們生活中使用的電能由電廠的發(fā)動機產(chǎn)生，利用電磁感應原理，使用定子固定發(fā)電機，然后用水力或是火力等提供動能讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動不斷切割磁場線從而產(chǎn)生電動勢，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 廚房灶具應用電磁感應加熱

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 磁懸浮列車應用電磁感應原理

磁懸浮列車同樣應用了電磁感應原理，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，將電動機轉(zhuǎn)子放置車上，定子鋪設在軌道上。通過二者之間的相互作用，把電能轉(zhuǎn)化為前進的動能，換句話說，就是通過磁懸浮列車不斷地運動提供源源不斷的電能，再將電能轉(zhuǎn)化為動能力，持續(xù)前進。

綜上所述，電磁感應盡管發(fā)現(xiàn)時間較晚，然而卻為人們打開了電氣時代的大門，人們在生活中根據(jù)電磁感應的原理，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有助于深入理解物理知識，提高物理水平。

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