高中物理電磁感應在生活中的應用

摘要：電磁感應是高中物理知識體系中的重點與難點，在學習相關內容的過程中，應當通過實驗的方式與生活中常見的電磁感應現象之間進行聯系，加深對電磁感應原理的認識，并能夠應用電磁感應原理解決生活中遇到的各種問題。本文通過生活中幾個典型的電磁感應原理現象對其應用加以介紹，在完善自身物理知識體系的同時，促進個人理論實踐能力的提升。

關鍵詞：高中 物理 電磁感應 生活 應用

電磁感應現象是英國著名物理學家法拉第在一次電學試驗中偶然發(fā)現的，為驗證這一現象，法拉第做了大量的試驗，并最終明確電磁感應原理，進而發(fā)現了電與磁之間的轉換關系，為人類使用電磁感應原理做出了巨大貢獻。在日常生活中，電磁感應原理的應用較為廣泛，其中常見的應用類型包括電磁爐、無線充電、變壓器等。

一、電磁感應與電磁爐

電磁爐是我們日常生活中使用較為廣泛的廚房電器，與傳統明火相比，電磁爐在加熱速度方面有著明顯優(yōu)勢，并能夠通過電子控制系統實現對熱量的精準控制，其中主要使用的就是電磁感應原理。

在電磁爐的內部固定多級線圈，在接入220V/50Hz的市電之后，其內部的高頻電力轉換裝置將使其頻率升高，在高頻電流的作用下，多級線圈產生強大的磁場，磁場與具有導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，進而在渦流熱效應下溫度不斷升高。

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通過多級線圈產生的磁場。其中，部分電磁爐生產廠家為提高電磁爐的電能、磁場能、熱能之間的轉化效率，在多級線圈中增加了鐵芯，以加強對磁場的約束力，避免磁場的泄露。

二、無線充電技術

手機已經成為我們日常生活中使用較為普遍的通信工具之一，科學技術的進步使得手機充電速度與方式發(fā)生了巨大的變化，以電磁感應原理為核心的無線充電技術已經成為引領當前手機充電技術進行革新的重要代表。

所謂無線充電技術，就是在手機與電源之間無直接接觸的情況下，能夠實現自主充電功能，其中完成的能量轉換過程為電能——磁場能——電能。無線充電技術的實現需要配置有多級線圈的充電底座，在插入交流電的情況下，該充電底座會根據自身配置對交流電的各種參數進行調整，并將調整后的電流輸入多級線圈，此時多級線圈將產生交變磁場。

支持無線充電的手機在其內部有同類型的多級線圈，該多級線圈在交變磁場的作用下會形成一定的交流電流，通過手機內置的無線充電電源管理模塊可以將電磁感應產生出來的交流電流轉變?yōu)闈M足要求的直流電流，進而為手機充電。

三、基于電磁感應原理的可調變壓器

電的出現為人們的生活帶來了巨大的便利，然而，在過去較長的一段時間里，電的遠距離傳輸成為限制其廣泛應用的主要原因之一。隨著電磁感應原理的發(fā)現，以及人們對于電學相關知識的研究不斷深入，利用多級變壓的方法進行遠距離輸電已經成為現實，并且，高壓輸電還能夠在一定程度上減少電力傳輸過程中的損耗，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，為實現遠距離電力輸送，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)別主要體現在變壓器輸入、輸出端的線圈匝數比的差異。根據圖2所示，升壓變壓器的輸入端線圈匝數為N1，輸出端線圈匝數為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N1與輸出端線圈匝數N2的關系為N1>N2。

在諸多變壓器中，為便于使用，研究人員設計出了一種可調變壓器，其原理就是通過控制輸入、輸出端的線圈匝數比來調整輸出電壓，其結構原理如圖3所示：

在圖3中我們可以看到，在傳統變壓器的基礎上，可調變壓器增加了一個滑動輸出端子，該滑動輸出端子能夠根據實際電壓的不同需求進行位置調整，從而實現輸出電壓可調的功能。

這里我們需要注意的是，無論是傳統變壓器，還是可調變壓器，在其內部均放置了鐵芯，其原理與電磁爐中放置鐵芯的原理相一致，是為了實現電磁轉換過程中的高磁通，對磁場進行約束。并且，由于變壓器多使用在電壓較高的環(huán)境中，因此，在設計多級線圈時，應注意線圈之間絕緣介質的選擇，避免電壓過高擊穿絕緣介質，導致變壓器內部短路。

四、結語

高中物理的電磁感應原理在我們日常生活中的應用并不只是以上幾個方面，除電磁爐、無線充電器、變壓器以外，電磁感應原理還被廣泛應用于軍事、交通等諸多領域，如雷達、磁懸浮列車等。由此可以看出，善于發(fā)現生活中的物理知識，不僅有助于我們高中生對基礎物理知識的深入了解，同時還能夠提升我們在理論實踐方面的能力，促進個人全面發(fā)展。

參考文獻：

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