摘要：電磁感應(yīng)是高中物理知識(shí)體系中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，在學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式與生活中常見(jiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象之間進(jìn)行聯(lián)系，加深對(duì)電磁感應(yīng)原理的認(rèn)識(shí)，并能夠應(yīng)用電磁感應(yīng)原理解決生活中遇到的各種問(wèn)題。本文通過(guò)生活中幾個(gè)典型的電磁感應(yīng)原理現(xiàn)象對(duì)其應(yīng)用加以介紹，在完善自身物理知識(shí)體系的同時(shí)，促進(jìn)個(gè)人理論實(shí)踐能力的提升。

關(guān)鍵詞：高中 物理 電磁感應(yīng) 生活 應(yīng)用

電磁感應(yīng)現(xiàn)象是英國(guó)著名物理學(xué)家法拉第在一次電學(xué)試驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)的，為驗(yàn)證這一現(xiàn)象，法拉第做了大量的試驗(yàn)，并最終明確電磁感應(yīng)原理，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了電與磁之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，為人類使用電磁感應(yīng)原理做出了巨大貢獻(xiàn)。在日常生活中，電磁感應(yīng)原理的應(yīng)用較為廣泛，其中常見(jiàn)的應(yīng)用類型包括電磁爐、無(wú)線充電、變壓器等。

一、電磁感應(yīng)與電磁爐

電磁爐是我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂幂^為廣泛的廚房電器，與傳統(tǒng)明火相比，電磁爐在加熱速度方面有著明顯優(yōu)勢(shì)，并能夠通過(guò)電子控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)熱量的精準(zhǔn)控制，其中主要使用的就是電磁感應(yīng)原理。

在電磁爐的內(nèi)部固定多級(jí)線圈，在接入220V/50Hz的市電之后，其內(nèi)部的高頻電力轉(zhuǎn)換裝置將使其頻率升高，在高頻電流的作用下，多級(jí)線圈產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)與具有導(dǎo)電性能的炊具之間發(fā)生作用，在炊具底部形成巨大的渦流，進(jìn)而在渦流熱效應(yīng)下溫度不斷升高。

在電磁爐通電的情況下，為避免工作面板受電磁感應(yīng)的影響，其面板多選用能夠耐高溫的陶瓷面板，該面板能夠保證在最大范圍內(nèi)通過(guò)多級(jí)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)。其中，部分電磁爐生產(chǎn)廠家為提高電磁爐的電能、磁場(chǎng)能、熱能之間的轉(zhuǎn)化效率，在多級(jí)線圈中增加了鐵芯，以加強(qiáng)對(duì)磁場(chǎng)的約束力，避免磁場(chǎng)的泄露。

二、無(wú)線充電技術(shù)

手機(jī)已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂幂^為普遍的通信工具之一，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使得手機(jī)充電速度與方式發(fā)生了巨大的變化，以電磁感應(yīng)原理為核心的無(wú)線充電技術(shù)已經(jīng)成為引領(lǐng)當(dāng)前手機(jī)充電技術(shù)進(jìn)行革新的重要代表。

所謂無(wú)線充電技術(shù)，就是在手機(jī)與電源之間無(wú)直接接觸的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)自主充電功能，其中完成的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程為電能——磁場(chǎng)能——電能。無(wú)線充電技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要配置有多級(jí)線圈的充電底座，在插入交流電的情況下，該充電底座會(huì)根據(jù)自身配置對(duì)交流電的各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的電流輸入多級(jí)線圈，此時(shí)多級(jí)線圈將產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。

支持無(wú)線充電的手機(jī)在其內(nèi)部有同類型的多級(jí)線圈，該多級(jí)線圈在交變磁場(chǎng)的作用下會(huì)形成一定的交流電流，通過(guò)手機(jī)內(nèi)置的無(wú)線充電電源管理模塊可以將電磁感應(yīng)產(chǎn)生出來(lái)的交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足要求的直流電流，進(jìn)而為手機(jī)充電。

三、基于電磁感應(yīng)原理的可調(diào)變壓器

電的出現(xiàn)為人們的生活帶來(lái)了巨大的便利，然而，在過(guò)去較長(zhǎng)的一段時(shí)間里，電的遠(yuǎn)距離傳輸成為限制其廣泛應(yīng)用的主要原因之一。隨著電磁感應(yīng)原理的發(fā)現(xiàn)，以及人們對(duì)于電學(xué)相關(guān)知識(shí)的研究不斷深入，利用多級(jí)變壓的方法進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，并且，高壓輸電還能夠在一定程度上減少電力傳輸過(guò)程中的損耗，提高傳輸效率，其原理如圖2所示。

在高壓輸電線路中，變壓器主要包括兩種形式，一種是升壓變壓器，另一種則是降壓變壓器，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離電力輸送，則使用的是升壓變壓器，在用戶端則使用降壓變壓器，兩者的區(qū)別主要體現(xiàn)在變壓器輸入、輸出端的線圈匝數(shù)比的差異。根據(jù)圖2所示，升壓變壓器的輸入端線圈匝數(shù)為N1，輸出端線圈匝數(shù)為N2，且N1

降壓變壓器同樣滿足該公式，而不同之處在于降壓變壓器的輸入端線圈匝數(shù)N1與輸出端線圈匝數(shù)N2的關(guān)系為N1>N2。

在諸多變壓器中，為便于使用，研究人員設(shè)計(jì)出了一種可調(diào)變壓器，其原理就是通過(guò)控制輸入、輸出端的線圈匝數(shù)比來(lái)調(diào)整輸出電壓，其結(jié)構(gòu)原理如圖3所示：

在圖3中我們可以看到，在傳統(tǒng)變壓器的基礎(chǔ)上，可調(diào)變壓器增加了一個(gè)滑動(dòng)輸出端子，該滑動(dòng)輸出端子能夠根據(jù)實(shí)際電壓的不同需求進(jìn)行位置調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓可調(diào)的功能。

這里我們需要注意的是，無(wú)論是傳統(tǒng)變壓器，還是可調(diào)變壓器，在其內(nèi)部均放置了鐵芯，其原理與電磁爐中放置鐵芯的原理相一致，是為了實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)換過(guò)程中的高磁通，對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行約束。并且，由于變壓器多使用在電壓較高的環(huán)境中，因此，在設(shè)計(jì)多級(jí)線圈時(shí)，應(yīng)注意線圈之間絕緣介質(zhì)的選擇，避免電壓過(guò)高擊穿絕緣介質(zhì)，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部短路。

四、結(jié)語(yǔ)

高中物理的電磁感應(yīng)原理在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用并不只是以上幾個(gè)方面，除電磁爐、無(wú)線充電器、變壓器以外，電磁感應(yīng)原理還被廣泛應(yīng)用于軍事、交通等諸多領(lǐng)域，如雷達(dá)、磁懸浮列車等。由此可以看出，善于發(fā)現(xiàn)生活中的物理知識(shí)，不僅有助于我們高中生對(duì)基礎(chǔ)物理知識(shí)的深入了解，同時(shí)還能夠提升我們?cè)诶碚搶?shí)踐方面的能力，促進(jìn)個(gè)人全面發(fā)展。

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（作者簡(jiǎn)介：王伊平，哈爾濱市第三中學(xué)（群力校區(qū)），高中在讀，研究方向：物理學(xué)。）