淺談電磁感應(yīng)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用

（北京市第四中學(xué) 北京 100190）

一、電磁感應(yīng)的定義

按照我們通常的理解來看，電磁感應(yīng)現(xiàn)象指的是導(dǎo)體在預(yù)先設(shè)置的穩(wěn)定磁場中做切割磁感線的運動，導(dǎo)體內(nèi)部通過切割磁感線會產(chǎn)生電動勢，如若導(dǎo)體能夠和其他的物體構(gòu)成一個閉合的回路的話，那么回路就會通過電動勢產(chǎn)生電流。這種將磁場能轉(zhuǎn)化為電流的現(xiàn)象我們即稱之為電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電動勢是感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生的電流及是感應(yīng)電流。[1]

二、電磁感應(yīng)的原理

電磁感應(yīng)的創(chuàng)始人法拉第是最早發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)原理的人，如今我們也可以在實驗室中驗證電磁感應(yīng)的原理。第一種方法是：導(dǎo)體位置不動，通過移動磁場使導(dǎo)體做切割磁感線運動。導(dǎo)體和一個電流表相連，通過觀察我們可以發(fā)現(xiàn)電流表指針會發(fā)生擺動即產(chǎn)生了電流。第二種方法是在恒定不變的磁場中，使導(dǎo)體左右移動，在恒定不變的磁場中做切割磁感線的運動，導(dǎo)體會與電表連成一個閉合的電路，這時候電表的指針也是會出現(xiàn)擺動。這兩種驗證的方式都表明導(dǎo)體切割磁感線會使閉合電路產(chǎn)生感應(yīng)電流，即出現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象就是無意間使導(dǎo)體做了切割磁感線的運動，與導(dǎo)體相連的電流表出現(xiàn)擺動，這就是電磁感應(yīng)的基本原理。[2]

三、電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用

1.電磁感應(yīng)在高考中的應(yīng)用

電磁感應(yīng)在高考中占據(jù)的比例非常大，由于其與實踐連接較為緊密，會出現(xiàn)一些從未見過的原理圖，所以解題時難度會比較大，但是只要能過緊扣電磁感應(yīng)的基本原理還是能夠化繁為簡，事半功倍的。如圖1所示求列車的速度的裝置，每輛列車的車頭都會裝上磁鐵使車頭出現(xiàn)磁場，而在車軌道的下方則裝置了一組線圈和電流測量儀就構(gòu)成了火車速度測量儀。本題中已知磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.004T，且將磁感強(qiáng)度極限化，即假設(shè)其全部都集中在最前端，以及假設(shè)線圈的寬度和最前端的寬度相同，線圈的匝數(shù)n=5、長度L=0.2m、閉合電路總電阻R=0.4Ω，電流隨距離變化的圖像如右圖所示：求距點O（原點）30m、130m處的速度、

解析：車前端的磁鐵通過線圈是產(chǎn)生了感應(yīng)電流，由圖可知當(dāng)在30m處，由此可以計算出，同理可以得出。此類問題的難點是將抽象化的實物模型化，只要我們能夠建立起電磁感應(yīng)的模型，那么這一類問題就迎刃而解了。

圖1

2.測量儀器中的電磁感應(yīng)的應(yīng)用

速度的測量對科學(xué)方面的研究非常重要，但是在現(xiàn)實生活很多事物的速度是很難測量的，因此我們需要借助一些特別的儀器來測量速度。比如血液流動速度測量儀的應(yīng)用，這個儀器的應(yīng)用對醫(yī)學(xué)的發(fā)展有非常重要的意義，而血液測量儀的原理主要涉及的知識便是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。其工作的原理為：在血管的兩側(cè)裝上電極，在周圍加上恒定不變的磁場，血液作為可以導(dǎo)電的流體實際上相當(dāng)于一個導(dǎo)體，由于血液的流動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv（B為磁場強(qiáng)度，L是指導(dǎo)體的長度在此指的是血管的直徑）根據(jù)這個公式我們可以得出血流的速度。根據(jù)同樣的原理我們可以計算很多物質(zhì)的移動速度，比如列車的速度和加速度測量儀、電纜位置探測、磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的探測等等方面應(yīng)用是非常廣泛的。

3.高新科技中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象

磁流體推進(jìn)船作為一項新出現(xiàn)的技術(shù)，其主要應(yīng)用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。其工作原理如圖2所示：其是磁流體推進(jìn)船的內(nèi)部工作示意圖，推進(jìn)器的內(nèi)部非常簡單只是由磁體、電極、矩形通道組成。我們知道海水是可以導(dǎo)電的電解質(zhì)，因此在船行進(jìn)的過程中，海水相當(dāng)于一個導(dǎo)體會通過矩形通道，在通道的外部可以加上導(dǎo)線使其形成一個閉合的電路，然后外部加上穩(wěn)定的磁場，但是需要明確的一點是必須使海水流動的過程中做切割磁感線的運動，否則閉合電路就無法產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而無電流產(chǎn)生，那么船就無法前進(jìn)。

圖2

4.電吉他中包含的電磁感應(yīng)現(xiàn)象

電吉他和普通吉他區(qū)別的關(guān)鍵是電吉他每根琴弦的下邊都裝有一個“拾音器”的設(shè)備，拾音器的工作原理就涉及到電磁感應(yīng)現(xiàn)象：拾音器其實就相當(dāng)于一個磁場，琴弦通過撥動做切割磁感線運動，這時候與琴弦相連的多匝線圈中就會出現(xiàn)電信號，電信號通過擴(kuò)音器放大，最終經(jīng)揚聲器把音樂傳播出來，這就是電吉他的基本工作原理，可見電磁感應(yīng)在娛樂生活方面的應(yīng)用也非常普遍。

結(jié)語

電磁感應(yīng)在現(xiàn)實中的應(yīng)用總是和各種其他的技術(shù)相聯(lián)結(jié)，以至于很難理解，但是如果我們可以將其抽離出來建立起獨立的模型，那么這類問題就非常簡單了。也正是由于電磁感應(yīng)在現(xiàn)實生活中的廣泛應(yīng)用，我們更應(yīng)當(dāng)學(xué)會明確其原理及公式用法，希望讀者通過閱讀本文加深對電磁感應(yīng)的理解。

[1]尹雨卓.探究高中物理中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象[J].雅禮中學(xué).湖南長沙.2017.

[2]經(jīng)秋華.聚焦電磁感應(yīng)中電量問題的求解[J].浙江省衢州第一中學(xué).2015.