電磁場的產生、特點及實際應用

姜才武

摘要：電磁場是一種由帶電粒子做圓周運動影響電流強弱變化而產生的物質存在形式。本文描述了電磁場的產生及特點，并結合生活中的具體實例來說明電磁場的實際應用，旨在更好地認識和學習電磁場知識。

關鍵詞：電磁場 產生 特點 實際應用

人們很早就接觸、了解了自然界中的電和磁，但直到18世紀物理學家發現正負電荷時，人們才真正意識到電能為人類所用。在此基礎上，人們又發現讓電荷做定向移動時，可以產生電流。而關于磁的概念，是從19世紀奧斯特偶然發現電能夠使磁針發生偏轉開始形成的。之后，法拉第又利用磁棒和導線圈的相互作用產生電流，這兩者為電磁的初始探究奠定了基礎。

一、電磁場的產生及特點

從18世紀電磁現象開始進入人們視野到19世紀后期，已經有人對電磁現象做出了系統性的總結。在總結中，麥克斯韋不僅創造性地引入了位移電力的概念，還在此基礎上提出了一組偏微分方程。他試圖透過方程式解釋電磁現象，這就是前期麥克斯韋方程組出現的緣由。

電磁學向人們解釋了為什么一個帶電的物體會因為自身的電特性而產生物理磁場。在這種物理磁場中，電場和磁場是相互依存、相互轉化的，具有內在聯系的共同場。電場可以產生磁場，反之亦然，兩者互為因果。此外，電磁場中還存在一種電磁橫波，且電磁橫波的運動方向和電磁場的方向互相垂直，以上幾種物質共同構成一個不可分割的統一體。

二、電磁場在生活中的實際應用

1.磁懸浮列車

磁懸浮列車之所以可以懸浮在空中，不受軌道摩擦力的作用而具備飛速行駛的能力，主要取決于這種列車是根據磁鐵的斥力和吸力作為驅動力在磁力軌道上滑行的。需要說明的是，磁懸浮列車在行駛時主要受到空氣的阻力。

磁懸浮技術最早出現在德國，1922年，一位德國工程師率先提出了磁懸浮概念，并試圖通過實驗對其進行驗證，并于1934年申請了這個項目的技術專利。之后，隨著各個國家對工業的重視以及全球經濟的快速發展，很多國家開始投身于磁懸浮技術研發，竭力追求運輸業的飛速提升，其中包括德國、日本和中國。雖然我國第一輛磁懸浮列車是從德國進口的，但自2015年開始，我國已經具備了自主研發磁懸浮列車的技術，隨之開通了一條磁懸浮線路，且試車成功。

2.電動機

電動機在現實生活中較為常用，人們可能更習慣于它的另一種稱法——電動馬達。利用這種馬達裝置，可以將電能轉化為機械能，從而帶動目標物體。根據電流的不同工作方式，電動馬達可以分成直流電動機和交流電動機。

直流電動機在速度控制上存在明顯優勢，因其對電流的控制簡單，只要在電壓的設置上進行調控，即可實現電動機轉速的改變。但是，直流電動機也存在較為明顯的缺點，它不適用于高溫、易燃的環境，且內部存在碳刷，需要定期清理。

與直流電動機不同，交流電動機可以適用于高溫、易燃的作業環境，而且因為內部沒有碳刷，所以不存在定期清理的難題。但是，交流電動機的交流電頻率難以控制，所以控制電動機的轉速就變得較為不易。

3.電磁起重機

電磁起重機是利用電磁鐵的作用來實現物體的搬運。電磁起重機裝置在通電后，可以產生強大的電磁場，能輕松地搬運幾十噸重的鋼材或者其他類別的重物。電磁起重機本身的操作非常省力，只要保證在搬運重物的過程中有持續的供電即可，而且這種裝置的制作工藝比較簡單。同時，為了避免因斷電導致重物掉落發生事故，一般在電磁起重機上會配備一個鋼爪，在搬運過程中保證鋼爪一直扣住重物。

三、結語

電磁場應用于磁懸浮列車時，可以減小列車與軌道之間的摩擦力；電磁場應用于電動機時，可以將電能轉化為機械能，用于工業生產；當電磁場應用于起重機時，可以幫助搬運重物，且操作簡單，安全可靠。由此可見，學好電磁場知識至關重要。

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（作者系湖北省武昌實驗中學高三3班學生）