高中電磁感應(yīng)定律及其在日常生活中的應(yīng)用探討

法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁領(lǐng)域中的重要定律，貫穿于整個(gè)高中物理學(xué)科的學(xué)習(xí)中，也是歷年來高考必考的知識(shí)點(diǎn)。扎實(shí)掌握電磁感應(yīng)定律的內(nèi)涵及其原理，理解電磁感應(yīng)定律的公式表達(dá)，了解它在日常生產(chǎn)生活中的具體應(yīng)用，能夠使我們高中生深刻感受到物理課程中學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)定律的重要價(jià)值，有利于豐富自身的物理知識(shí)體系，并逐漸完成從理論知識(shí)學(xué)習(xí)到實(shí)踐的過渡，真正做到“學(xué)以致用”，為今后的物理學(xué)習(xí)與深入探究奠定有利基礎(chǔ)。

高中物理 電磁感應(yīng)定律 原理 生活應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1005-8877（2018）35-0090-01

電磁感應(yīng)現(xiàn)象出現(xiàn)在十九世紀(jì)二十年代，由英國物理學(xué)家法拉第經(jīng)過多次電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)的，并得出結(jié)論：當(dāng)閉合回路的磁通量發(fā)生改變時(shí)，那么就會(huì)有電流在閉合回路內(nèi)產(chǎn)生，這樣正好可以抵消回路中磁通量的變化，而回路中所產(chǎn)生的電流就是感應(yīng)電流。這就是我們在高中物理學(xué)習(xí)中所熟悉的法拉第電磁感應(yīng)定律。電磁感應(yīng)定律的出現(xiàn)開創(chuàng)了人類利用電氣的新時(shí)代。因此，作為高中生的我們深入探究電磁感應(yīng)定律，有利于扎實(shí)物理基礎(chǔ)知識(shí)，提高實(shí)際運(yùn)用能力，對(duì)于提升物理成績和學(xué)習(xí)效率具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.電磁感應(yīng)定律

電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。

電磁感應(yīng)現(xiàn)象是一種利用磁場來產(chǎn)生電流的物理現(xiàn)象。回路中的磁通量發(fā)生變化是產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的根本原因。因?yàn)椋?dāng)回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，如果回路為閉合的，就會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。在此過程中，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小只與線圈匝數(shù)n和磁通量的變化有關(guān)，而磁通量的變化主要有兩種途徑，其一是磁場強(qiáng)度不變，垂直于磁場回路面

積發(fā)生改變，此時(shí)， ；其二是垂直于磁場回路的面積

發(fā)生不變，而磁場的強(qiáng)度不發(fā)生任何變化。此時(shí)， 。

2.電磁感應(yīng)定律在日常生活中的應(yīng)用

（1）電磁感應(yīng)定律在發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用。發(fā)電機(jī)是一種將風(fēng)能、水能、熱能、核能等多種形式能源轉(zhuǎn)化為電能的裝置，如圖1所示，其工作原理是依靠電磁感應(yīng)定律，構(gòu)造能夠互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁場與交變電流，實(shí)現(xiàn)不同能量之間的轉(zhuǎn)換。發(fā)電機(jī)在工作時(shí)首先給轉(zhuǎn)子通入電流，讓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場，這樣帶動(dòng)定子做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而在感應(yīng)線圈內(nèi)形成方向、大小周期性變化的電流。

圖1 發(fā)電機(jī)工作原理 圖2 變壓器工作原理

（2）電磁感應(yīng)定律在變壓器中的應(yīng)用。目前，在我們的日常生活中所使用的多為220v的交流電壓，但由于各個(gè)區(qū)域和生產(chǎn)生活設(shè)備對(duì)電壓需求存在較大的差異，因此，為了更好的滿足用戶需求，需要運(yùn)用變壓器對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)整，這就需要運(yùn)用到電磁感應(yīng)定律。變壓器的工作原理如圖2所示。

交流電源和電流通過變壓器的初級(jí)線圈L1后，在鐵芯中產(chǎn)生交流磁通，同時(shí)，在鐵芯的引導(dǎo)下經(jīng)過次級(jí)線圈L2，產(chǎn)生感

應(yīng)電動(dòng)勢： 。

假設(shè)變壓器在工作過程中不存在任何耗損，則有：

，

變壓器的兩端參量關(guān)系可以表示為： 。

從計(jì)算結(jié)果可知，初級(jí)L1線圈與次級(jí)線圈L2的感應(yīng)電動(dòng)勢比值與線圈的匝數(shù)成正比，利用電磁感應(yīng)的變壓原理可以實(shí)現(xiàn)交流電壓的調(diào)高和調(diào)低。

（3）電磁感應(yīng)定律在手機(jī)無線充電技術(shù)中的應(yīng)用。在智能化與網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展飛速發(fā)展的時(shí)代，智能手機(jī)的發(fā)展可謂是日新月異。但隨著人們在日常生活中對(duì)手機(jī)的依賴程度逐漸增加，手機(jī)的耗電與充電問題就成為人們在購買手機(jī)時(shí)首要關(guān)心的問題。

（4）電磁感應(yīng)定律在電磁爐中的應(yīng)用。電磁爐是我們?nèi)粘Ｉ钪斜容^常用的一種家用電器。電磁爐在工作過程中也運(yùn)用了電磁感應(yīng)定律。電磁的內(nèi)部安裝了大量導(dǎo)線圈，交流電接通后，會(huì)通過整流電路轉(zhuǎn)化為直流電，接著再轉(zhuǎn)化為高頻交流電，這樣交流電通過線圈產(chǎn)生快速變化的磁場，當(dāng)烹飪器具放置在電磁爐上，交變磁場穿過烹飪器具，進(jìn)而在器具內(nèi)產(chǎn)生電磁感應(yīng)電流，但由于器具的內(nèi)阻比較高，以至于大部分感應(yīng)電流產(chǎn)生熱效應(yīng)，從而完成物的烹煮過程，這就是電磁爐的動(dòng)作原理。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電流的大小與感應(yīng)電動(dòng)勢成正比，這樣，通過控制電磁爐內(nèi)部的電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁場強(qiáng)度的控制，這樣就使得感應(yīng)電流隨之變大變小，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁爐溫度的控制。

高中物理中的法拉第電磁感應(yīng)定律揭示了電與磁之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，為人類開拓電氣化時(shí)代奠定了理論基礎(chǔ)，并滲透到人們生活的方方面面。因此，我們高中生應(yīng)該深入探究法拉第電磁感應(yīng)定律的原理及其計(jì)算方法，并學(xué)會(huì)在日常生活中靈活應(yīng)用該定律來解決實(shí)際問題，這樣才能真正地學(xué)以致用，提高自身的物理水平。

參考文獻(xiàn)

[1]付仕達(dá)電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用[J].數(shù)字通信世界，2018（01）：142.