馮啟航

【摘 要】物理知識(shí)與人們的日常生活有著緊密的聯(lián)系，物理知識(shí)在人們生活中的很多地方均會(huì)運(yùn)用到。我們?cè)谡n堂上對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，應(yīng)結(jié)合物理知識(shí)和生活實(shí)際，促進(jìn)自身學(xué)習(xí)物理知識(shí)的創(chuàng)新和實(shí)踐能力的提高，就物理知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用予以更好地了解，在生活中遇到一些實(shí)際問(wèn)題時(shí)更好地利用所學(xué)物理知識(shí)來(lái)解決。

【關(guān)鍵詞】高中物理；電磁學(xué)知識(shí)；生活應(yīng)用

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2019）04-0286-01

引言

物理是高中學(xué)習(xí)階段的一項(xiàng)重要課程，具有較強(qiáng)的邏輯性，在學(xué)習(xí)過(guò)程中需要我們舉一反三和換位思考，對(duì)能力要求相對(duì)較高。電磁學(xué)又是高中物理中的重要內(nèi)容，在生活實(shí)踐中經(jīng)常也會(huì)用到。作為學(xué)生，要更好地保證自己學(xué)習(xí)效率，關(guān)鍵也就需要一套行之有效的學(xué)習(xí)方法和策略，并將電磁學(xué)知識(shí)更好應(yīng)用到生活當(dāng)中。

一、電磁學(xué)知識(shí)概述

電磁學(xué)知識(shí)作為高中物理知識(shí)的重要組成部分，也是競(jìng)賽試題的考查重點(diǎn)。在廣義上看，電磁學(xué)主要包括電學(xué)和磁學(xué)；在狹義上看，電磁學(xué)是一門(mén)對(duì)磁性和電性交互關(guān)系進(jìn)行研究的重要學(xué)科，主要研究的內(nèi)容是電磁場(chǎng)、電磁波、帶電物體動(dòng)力學(xué)、電荷等。高中物理電磁學(xué)由五部分內(nèi)容組成，第一部分以電荷和電荷守恒定律出發(fā)，介紹了電場(chǎng)的力的性質(zhì)、電場(chǎng)中能的性質(zhì)以及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。這這一部分內(nèi)容是整個(gè)電磁場(chǎng)的基礎(chǔ)，是聯(lián)系電場(chǎng)與磁場(chǎng)的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)；第二部分恒定電流章節(jié)以歐姆定律為中心，介紹了電路、電流與電阻之間的關(guān)系，這部分內(nèi)容實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)，涉及到常用電器中的供電、電流、電壓控制等內(nèi)容；第三部分主要介紹磁場(chǎng)相關(guān)內(nèi)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(chǎng)及復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題；第四部分介紹了電磁感應(yīng)相關(guān)知識(shí)，其中重點(diǎn)內(nèi)容是電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用、電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)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(yīng)章節(jié)內(nèi)容與日常生活中的很多電器、設(shè)備均相關(guān)，凡是涉及到電、磁轉(zhuǎn)換以及電、磁能量傳遞的設(shè)備均會(huì)應(yīng)用相關(guān)原理。

二、高中物理電磁學(xué)知識(shí)在生活中的應(yīng)用

1.電磁爐。

電磁爐的原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其基本原理是：電磁爐基座線(xiàn)圈將家用220V交流電轉(zhuǎn)變成高頻交流電從而在線(xiàn)圈周?chē)臻g產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)（圖2），當(dāng)該磁場(chǎng)作用于金屬鍋底時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)渦流，當(dāng)渦流作用于鍋底時(shí)會(huì)使鍋具產(chǎn)生熱量，最后該熱量傳導(dǎo)至食物，達(dá)到加熱的目的。渦流的本質(zhì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它是指移動(dòng)的金屬導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，在移動(dòng)金屬中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象。其產(chǎn)生的基本條件有兩個(gè)：一個(gè)是不斷變化的磁場(chǎng)，不斷變化磁場(chǎng)會(huì)帶來(lái)磁通量的變化，另一個(gè)是金屬體本身可自行構(gòu)成閉合回路，因此，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)才能最終在閉合回路中形成感應(yīng)電流。.當(dāng)金屬導(dǎo)體回路的電阻很小時(shí)，會(huì)在閉合回路中產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流，就像水中的旋渦，因此簡(jiǎn)稱(chēng)渦流。從以上原理分析可以發(fā)現(xiàn)：在電磁爐上使用的鍋必須滿(mǎn)足一個(gè)條件，那就是鍋的材質(zhì)必須是具有磁性的。所以電磁爐使用的鍋應(yīng)該是鐵系（搪瓷、鑄鍋、不銹鐵）鍋，不銹鋼鍋，復(fù)合底鍋必須是電磁爐專(zhuān)用。

2.電機(jī)。

法拉第提出的電磁感應(yīng)定律表明，磁場(chǎng)的變化要產(chǎn)生電場(chǎng)。這個(gè)電場(chǎng)與來(lái)源于庫(kù)侖定律的電場(chǎng)不同，它可以推動(dòng)電流在閉合導(dǎo)體回路中流動(dòng)，即其環(huán)路積分可以不為零，成為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電磁感應(yīng)現(xiàn)象最重要的一個(gè)應(yīng)用是制造發(fā)電機(jī)，其基本原理是：閉合電路的一部分繞成線(xiàn)圈，然后在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)電流。高中實(shí)驗(yàn)課上用手搖發(fā)電機(jī)就能清楚地演示發(fā)電過(guò)程。比如：水電站中，利用水流推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，所以，為了使水流具有較大的能量，在建造水電站時(shí)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(shì)能，有利于發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的機(jī)械，又稱(chēng)風(fēng)車(chē)，其工作原理是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn)，然后通過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，依據(jù)目前的風(fēng)車(chē)技術(shù)，大約是3m/s的微風(fēng)，便可以開(kāi)始發(fā)電。電磁場(chǎng)知識(shí)在電機(jī)中的運(yùn)用是作為高中生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容，目的不僅僅是為應(yīng)付考試，更重要的是它給生活帶來(lái)的具體應(yīng)用。

3.移動(dòng)電話(huà)和手機(jī)。

移動(dòng)電話(huà)和手機(jī)在目前信息化時(shí)代被廣泛使用，且隨著人們生活水平的提高，移動(dòng)電話(huà)的普及率也在不斷提高。移動(dòng)電話(huà)實(shí)際上就是一部移動(dòng)的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)，把用戶(hù)聲音轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電信號(hào)，并將其發(fā)射，同時(shí)是一個(gè)收音機(jī)，捕捉發(fā)射到空中的電磁波，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)之間的通話(huà)信息傳遞。在城市的任何角落，移動(dòng)電話(huà)都能實(shí)現(xiàn)基本通話(huà)，移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)已經(jīng)成為城市電話(huà)網(wǎng)不可分割且及其重要的一部分。

4.磁懸浮列車(chē)。

磁懸浮列車(chē)是以高中物理電磁學(xué)中“同性相斥、異性相吸”的原理為基本運(yùn)行原理，通過(guò)磁鐵與地心引力之間的對(duì)抗，使得磁懸浮列車(chē)懸浮在軌道上，并借助直線(xiàn)電機(jī)的作用推動(dòng)，消減軌道摩擦力，以達(dá)到提速的效果，推動(dòng)列車(chē)快速前行。從磁懸浮列車(chē)運(yùn)用電磁學(xué)知識(shí)的情況來(lái)看，其車(chē)內(nèi)的超導(dǎo)體電磁鐵系統(tǒng)與電磁運(yùn)行系統(tǒng)存在緊密聯(lián)系。當(dāng)列車(chē)動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，軌道線(xiàn)圈形成的磁場(chǎng)與列車(chē)內(nèi)部的超導(dǎo)體電磁鐵之間會(huì)產(chǎn)生一種相斥力，對(duì)抗地心引力，從而使得磁懸浮列車(chē)懸浮在軌道之上，而列車(chē)車(chē)體底部與兩側(cè)倒轉(zhuǎn)向上的頂部的磁鐵基于“異性相吸”的電磁原理，產(chǎn)生吸引力，促使列車(chē)前進(jìn)。磁懸浮列車(chē)運(yùn)行導(dǎo)軌的形狀呈T字形，反作用板和感應(yīng)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(chē)車(chē)身與導(dǎo)軌之間的距離在10～15mm之間，并且在導(dǎo)軌鋼板產(chǎn)生的吸引力和車(chē)身重力的維持下保證列車(chē)車(chē)身處于平衡狀態(tài)，安全運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

總之，電磁學(xué)是我們高中生需要學(xué)習(xí)的重要的物理知識(shí)，其與我們現(xiàn)實(shí)生活具有非常緊密的聯(lián)系，如磁懸浮列車(chē)、微波爐、電磁爐等，我們高中生在學(xué)習(xí)電磁學(xué)的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)積極將理論知識(shí)與實(shí)際生活相結(jié)合，使得電磁學(xué)抽象的理論知識(shí)變得具體化、直觀化，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率。

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