唐政 赤峰二中

如今社會(huì)對(duì)電磁的依賴越來(lái)越高，正是電磁原理的發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)才開(kāi)始了電與磁間聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)，繼而逐漸研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用。在當(dāng)今時(shí)代，電磁原理的應(yīng)用遍布生活的每一個(gè)角落，電磁原理在生活中的應(yīng)用隨著科技的進(jìn)步得到迅速普及，為人類(lèi)生活帶來(lái)了極大的方便。

1 電磁原理在家庭生活中的應(yīng)用

電磁爐已經(jīng)普遍應(yīng)用于廚房，它采用磁場(chǎng)感應(yīng)電流的加熱原理，電磁爐是通過(guò)電子線路板的組成部分產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時(shí)，鍋具即切割磁感線而在鍋具底部金屬部分產(chǎn)生渦流，渦流使含鐵鍋具產(chǎn)生熱能。電磁爐煮食的熱源來(lái)自于鍋具底部，而不是電磁爐本身發(fā)熱傳導(dǎo)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(fā)熱，用來(lái)加熱和烹飪食物，達(dá)到煮食的目的。

微波爐是用微波來(lái)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(guān)好爐門(mén)，一按開(kāi)關(guān)，食物在微波爐里轉(zhuǎn)上一會(huì)兒，就燒熱煮熟了。微波爐里沒(méi)有火，是靠高頻電磁波作為微波爐的熱源。為了使?fàn)t腔內(nèi)的食物均勻加熱，微波爐爐腔內(nèi)設(shè)有專(zhuān)門(mén)的裝置。最初生產(chǎn)的微波爐是在爐腔頂部裝有金屬扇頁(yè)，進(jìn)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(jī)帶動(dòng)的玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)，把被加熱食品放在轉(zhuǎn)盤(pán)上與轉(zhuǎn)盤(pán)一起旋轉(zhuǎn)，使其與爐內(nèi)的高頻電磁場(chǎng)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)平板式爐腔通過(guò)內(nèi)壁對(duì)微波反射達(dá)到均勻加熱的目的。我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的自動(dòng)升降型轉(zhuǎn)盤(pán)，使得加熱更均勻，烹飪效果更理想。

2 電磁原理在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用

汽車(chē)大燈中的氙氣燈，由氙氣燈泡、變壓安定器和絕緣導(dǎo)線組成。其工作原理是，接通電源后，通過(guò)變壓器的電磁感應(yīng)，瞬間將12V電源升至2萬(wàn)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(chǎn)生6000K--10000K色溫度的強(qiáng)勁光芒，顏色呈晶鉆白略帶紫藍(lán)。它徹底拋棄了傳統(tǒng)的燃燒鎢絲發(fā)光原理，是照明系統(tǒng)領(lǐng)域的革命性變革。

霍爾效應(yīng)是電磁效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國(guó)物理學(xué)家霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生附加電場(chǎng)，在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成脈沖電信號(hào)。根據(jù)霍爾效應(yīng)做成的霍爾器件，是以磁場(chǎng)為工作媒體，將物體的運(yùn)動(dòng)參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開(kāi)關(guān)的功能。迄今為止，霍爾器件已在現(xiàn)代汽車(chē)上廣泛應(yīng)用：ABS系統(tǒng)中的速度傳感器、分電器的信號(hào)傳感器、液體物理量檢測(cè)器、汽車(chē)速度表和里程表、各種用電負(fù)載的電流檢測(cè)及工作狀態(tài)診斷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及曲軸角度傳感器、各種開(kāi)關(guān)，等等。

霍爾器件具有結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、功耗小、耐震動(dòng)、不怕灰塵油污水汽及鹽霧等的污染或腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。

3 電磁原理在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

電磁鐵起重機(jī)是將通電充磁的電磁鐵放在具有通磁性能的物品上，通過(guò)電磁吸力吸住物品，用起重機(jī)調(diào)運(yùn)到需要位置，斷電后，電磁鐵失去磁力松開(kāi)物品。在冶金工廠里，我們可以看到功能強(qiáng)大的電磁鐵起重機(jī)，工人們用它來(lái)搬運(yùn)大型貨物。在鑄造廠和類(lèi)似的工廠中，電磁起重機(jī)提取和搬運(yùn)鐵塊的作用是無(wú)可替代的。幾十噸重的大鐵塊或者機(jī)器零件不用捆扎，用這種磁鐵起重機(jī)就能搬運(yùn)，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(yùn)起來(lái)非常麻煩，但是用電磁起重機(jī)就可以直接搬運(yùn)，不用裝箱或者打包。

冶煉廠里的高頻感應(yīng)電爐，是在坩堝的外緣繞有線圈，當(dāng)線圈同大功率高頻交變電源接通時(shí)，高頻交變電流在線圈內(nèi)激發(fā)很強(qiáng)的高頻交變磁場(chǎng)，這時(shí)放在坩堝內(nèi)被冶煉的金屬因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生渦流，釋放出大量的焦耳熱，結(jié)果使自身熔化。這種加熱和冶煉方法的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是無(wú)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(nèi)部各處同時(shí)加熱，而不是使熱量從外面?zhèn)鬟f進(jìn)去，因此加熱的效率高，速度快。高頻感應(yīng)電爐已經(jīng)廣泛用于冶煉特種鋼、難熔或較活潑的金屬，以及提純半導(dǎo)體材料等工藝中。

4 電磁原理在娛樂(lè)領(lǐng)域的應(yīng)用

大型游樂(lè)場(chǎng)里的翻滾過(guò)山車(chē)在最后進(jìn)站前用摩擦力來(lái)使列車(chē)減速，存在更大的不穩(wěn)定性，特別是雨雪天剎車(chē)容易打滑。電磁制動(dòng)是最近幾年來(lái)為了保證過(guò)山車(chē)的安全而新設(shè)計(jì)的一種剎車(chē)形式，電磁制動(dòng)依靠磁極與磁極間的相互作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)剎車(chē)，電磁制動(dòng)的裝置不與列車(chē)相接觸，電磁制動(dòng)器是由一個(gè)或兩個(gè)磁力很強(qiáng)的釹磁鐵長(zhǎng)條固定在軌道上，完全不需要運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬片切割磁感線時(shí)，會(huì)在金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這將生成一個(gè)磁場(chǎng)來(lái)阻礙運(yùn)動(dòng)。電磁制動(dòng)的過(guò)山車(chē)在緊急剎車(chē)方面是100%安全的，因?yàn)樗蕾囉诖判缘幕緦傩?。除電磁鐵外，使用永磁體的剎車(chē)不需要電力。并且電磁制動(dòng)比摩擦制動(dòng)更加平穩(wěn)，以列車(chē)與磁片接觸的面積成正比逐漸增加制動(dòng)力量，使乘坐的人不會(huì)遇到任何不愉快的感受。

5 電磁原理在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用

風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，我國(guó)也在西部地區(qū)大力提倡。因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電沒(méi)有燃料問(wèn)題，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染，是一種特別好的發(fā)電方式。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升。機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電，這是電磁原理在新能源方面的一大應(yīng)用。依據(jù)目前的風(fēng)車(chē)技術(shù)，在微風(fēng)程度便可以發(fā)電。我國(guó)的風(fēng)力資源極為豐富，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風(fēng)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(fēng)速更大。有的地方，一年三分之一以上的時(shí)間都是大風(fēng)天，在這些地區(qū)，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電很有前途。

6 電磁原理的未來(lái)發(fā)展前景

盡管電磁原理在日常生產(chǎn)和生活中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但人類(lèi)對(duì)未來(lái)的探索永無(wú)止境，電磁原理在未來(lái)的發(fā)展中還有更好的前景。

時(shí)至今日，供電網(wǎng)、高壓線已遍布全球的角角落落。不知不覺(jué)各種理不清的電源線、數(shù)據(jù)線帶來(lái)的困擾也與日俱增。不過(guò)，在電磁數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)日益普及之時(shí)，無(wú)線電力傳輸也不再是幻想，在未來(lái)的生活中擺脫那些紛亂的電源線已成為可能。無(wú)線電力傳輸將電力通過(guò)電磁耦合、射頻微波等載體進(jìn)行傳輸，解除了人類(lèi)對(duì)于導(dǎo)線的依賴。通過(guò)電磁感應(yīng)和電磁耦合共振技術(shù)，發(fā)射線圈和接收線圈之間利用磁耦合來(lái)傳遞能量，當(dāng)接收裝置的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，完成磁場(chǎng)到電能的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)電能的高效中程傳輸。還可以利用微波形式來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程傳輸，為高山、森林、沙漠、海島、邊防哨所、無(wú)線電導(dǎo)航臺(tái)、衛(wèi)星監(jiān)控站、天文觀測(cè)點(diǎn)等難以架設(shè)線路的地方補(bǔ)充電力。這對(duì)于新能源的開(kāi)發(fā)利用、解決未來(lái)能源短缺問(wèn)題有著重要意義。

電磁軌道炮是一種遠(yuǎn)程、高能、多任務(wù)的武器電磁炮結(jié)構(gòu)，其射速可達(dá)當(dāng)前海軍艦炮的3倍。射程可達(dá)160千米以上，以艦船上儲(chǔ)存的電能為動(dòng)力來(lái)源，利用電磁系統(tǒng)中電磁場(chǎng)產(chǎn)生的洛倫茲力對(duì)金屬炮彈加速到很高的速度發(fā)射出去，使其達(dá)到打擊目標(biāo)所需的動(dòng)能，是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)動(dòng)能殺傷武器。與傳統(tǒng)大炮將火藥燃?xì)鈮毫ψ饔糜谂趶棽煌纱蟠筇岣吲趶椀乃俣群蜕涑?，?duì)未來(lái)的軍事發(fā)展有不可估量的作用。

目前，電磁發(fā)射和超導(dǎo)技術(shù)都是研究的熱點(diǎn),將超導(dǎo)技術(shù)運(yùn)用于電磁發(fā)射技術(shù)是未來(lái)的研究方向。超導(dǎo)儲(chǔ)能、超導(dǎo)開(kāi)關(guān)、超導(dǎo)材料和磁懸浮等超導(dǎo)技術(shù)在電磁線圈發(fā)射中的應(yīng)用前景非常廣泛,為電磁技術(shù)的研究提供了新思路。

7 結(jié)束語(yǔ)

電磁原理在日常生活中被廣泛應(yīng)用，為人類(lèi)帶來(lái)了巨大的轉(zhuǎn)變，小到家庭電氣，大到汽車(chē)、工業(yè)等高科技領(lǐng)域均有應(yīng)用，并起著重大的作用。在今后的發(fā)展中，需要我們認(rèn)真學(xué)習(xí)，不斷研究，勇于探索，爭(zhēng)取為電磁原理的新應(yīng)用做出貢獻(xiàn)，進(jìn)一步使電磁原理服務(wù)于社會(huì)。