電磁場的產(chǎn)生、特點及實際應(yīng)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(chǎn)生的物質(zhì)存在形式。本文描述了電磁場的產(chǎn)生及特點，并結(jié)合生活中的具體實例來說明電磁場的實際應(yīng)用，旨在更好地認識和學(xué)習(xí)電磁場知識。

關(guān)鍵詞：電磁場 產(chǎn)生 特點 實際應(yīng)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(xué)家發(fā)現(xiàn)正負電荷時，人們才真正意識到電能為人類所用。在此基礎(chǔ)上，人們又發(fā)現(xiàn)讓電荷做定向移動時，可以產(chǎn)生電流。而關(guān)于磁的概念，是從19世紀奧斯特偶然發(fā)現(xiàn)電能夠使磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)開始形成的。之后，法拉第又利用磁棒和導(dǎo)線圈的相互作用產(chǎn)生電流，這兩者為電磁的初始探究奠定了基礎(chǔ)。

一、電磁場的產(chǎn)生及特點

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

電磁學(xué)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(chǎn)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(zhuǎn)化的，具有內(nèi)在聯(lián)系的共同場。電場可以產(chǎn)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(zhì)共同構(gòu)成一個不可分割的統(tǒng)一體。

二、電磁場在生活中的實際應(yīng)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(jù)磁鐵的斥力和吸力作為驅(qū)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(shù)最早出現(xiàn)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(shù)專利。之后，隨著各個國家對工業(yè)的重視以及全球經(jīng)濟的快速發(fā)展，很多國家開始投身于磁懸浮技術(shù)研發(fā)，竭力追求運輸業(yè)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(jīng)具備了自主研發(fā)磁懸浮列車的技術(shù)，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(xiàn)實生活中較為常用，人們可能更習(xí)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(zhuǎn)化為機械能，從而帶動目標物體。根據(jù)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(yōu)勢，因其對電流的控制簡單，只要在電壓的設(shè)置上進行調(diào)控，即可實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)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(huán)境，且內(nèi)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(yè)環(huán)境，而且因為內(nèi)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(zhuǎn)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(xiàn)物體的搬運。電磁起重機裝置在通電后，可以產(chǎn)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(xù)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(dǎo)致重物掉落發(fā)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(jié)語

電磁場應(yīng)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(yīng)用于電動機時，可以將電能轉(zhuǎn)化為機械能，用于工業(yè)生產(chǎn)；當(dāng)電磁場應(yīng)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(xué)好電磁場知識至關(guān)重要。

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（作者系湖北省武昌實驗中學(xué)高三3班學(xué)生）