電磁感應現象中的功和能

趙子耀

摘要：在我們高中學習的物理課程中，電磁感應是較為復雜的一部分。電磁感應現象在我們的生活中隨處可見，而作為高中生的我們對電磁感應現象的原理知識經過老師的指導和自己刻苦的學習，也有了一定的了解。電磁感應現象主要包括做功和能量轉化兩個重要部分，它主要體現了電和磁兩者之間所存在的聯系，電磁感應的發現大大推動了人們生產生活的進步和發展，讓人類在電能科學的研究領域中又開拓出新的一方天地。

關鍵詞：電磁感應；做功；能量轉化

引言：

電磁感應現象在人們日常生活的運用中可謂司空見慣。例如商場、飯店等地方停電時，用到的發電機，就是根據電磁感應的原理制造而成；人們在銀行儲蓄，或用銀行卡在商場刷卡消費時，橫向刷過的讀卡機就是根據卡面上的磁條獲取銀行卡的信息等。為了加大高中物理教材在技術生產和日常生活中的運用，并為有關電磁感應技術行業的創新發展和空間進步做出一份力量，本文結合高中物理的電磁感應知識對電磁感應功和能做出了分析和探討。

一、電磁感應中功的分析

（一）安培力做功

例如有一個導體棒，導體棒在靜止的狀態下，每一個不受控制的電荷隨意運動后所產生的速度數跟同樣不受控制的電荷在規定方向后運動所產生的速度數相等。當導體棒在移動的狀態下，以勻速向前移動時，不受控制且隨意運動的電荷最后所花費的精確速度是導體棒向前移動的速度加上在規定方向運動的電荷所花費的速度的總和[1]。其中安培力是所有運動中的電荷所需承受的洛倫茲力在宏觀上的反映與表現，其能量轉化為機械能。而用微觀的角度來看，則是電場力對所有不受控制的運動電荷在做功。

（二）感應電流做功

電流之所以產生，是電源供應的結果，也關系著磁場的變化。當磁場發生改變時，刺激所產生的電流就被叫做感應電流，而感應電流所做的功就叫做感應電流功[2]。

（三）發熱做功

物體之所以能產生熱量，開始發熱，其原因是因為構成物體的微粒因子--“分子”在作用力。分子一直在不停地運動，且數量龐大，互相交疊，從而使熱量產生。當物體連接電能以后，金屬導體中不受控制的電荷在電磁作用力的刺激下，全部都按照規定的方向向前移動，且繼續摩擦碰撞。金屬導體中不因為不受控制的電荷運動而一起發生運動的微小粒子和不受控制的電子發生“不期而遇”的狀況非常之大，因此而產生更大更強的熱量。

（四）合外力做功

當物體的合外力等于零，作用力在相同的一個位置點，且物體在靜止或者保持相同速度向前垂直移動并不受任何力時，它運動所產生的速度數和運動方向不會發生任何變化。當物體的合外力不等于零時，例如變化速度的在時間上的不規則運動以及變化運動方向在路途上的不規則運動，物體正處于受非平衡力的狀態。當物體合外力的方向與其運動的速度方向一樣時，物體就正處于直線運動狀態；當物體合外力的方向與其運動的速度方向不一樣時，物體就正處于曲線運動狀態。

（五）動量變化

一個物體的初始動量和結束時所產生的動量在相同的一條直線上時，可以選擇用正號和負號作為標記動量變化的方向，且運算的方式采用代數式；若一個物體的初始動量和結束時所產生的動量不在同一條直線上時，運算的方式采用平行四邊形計算方式[3]。

二、電磁感應中能的分析

（一）能量轉化

能量轉化的現象主要是電磁感應所產生的原因所致，例如切割磁力線時，磁場不會改變，不會發生增強或減弱現象，但是切割磁力線時所用的線圈卻會因此而收到一定的阻力。在這時，應該及時的補充機械能，使線圈不會停止工作。因此可見，這是機械能轉化為電能的一種表現形式，發電機就是利用這種物理原理和方法制造而成的。如果在磁場發生變化的情況下，這時磁場能轉化為電能，例如線圈，當一個線圈在連接電能及斷開電能的一霎時，或在連接交流電的情況下，另一個線圈就會因此而產生一定量的電流[4]。這時線圈所產生的電流變化能帶動磁場的變化。

（二）反電動勢

反電動勢在一般情況下，都會出現在電磁圈之內，只要有電能和磁能轉化的發生，且都存在于同一個電氣設備之中，一旦發生斷電現象，反電動勢就會出現。反電動勢出現的電磁線圈有接觸器、電動機等，都是我們生活中隨處可見的物品。反電動勢還存在著很多危害與弊端，需要小心控制，稍有疏忽，可能會加大電流的產生，破壞電氣元件。

（三）感應電動勢

根據科學的電磁規律性，當磁場發生變化時，臨近的導體就會產生感應電動勢。不論所連接的電路是否產生閉合情況，電路中一旦有磁通量穿過且發生改變，感應電動勢就會在電路中產生。而電磁感應是否發生的根本性原因就是看磁通量有沒有發生改變，如果磁通量發生改變了，電路中的感應電動勢就隨即產生。感應電動勢的產生代表電路中電能的不斷運動；而發生電磁感應現象的根本就是感應電動勢的產生。

三、結束語

通過對電磁感應現象的部分研究，我們結合高中所學的知識，整理總結了電磁感應現象在生活中的運用以及它做功和能量轉化的主要內容。本文的知識層面和框架結構都是根據高中物理知識所寫，介紹了它的主要作用和產生方法等。對于電磁感應的基本內容和結構都給出了較為完整的討論分析，希望對電磁感應的相關技術行業提供一定理論上的支持與幫助，而對于更加精研的內容待以后深刻鉆研后再給出更加專業的分析。

參考文獻：

[1]姚富華.電磁感應現象中的功和能[J].中學物理教學參考，2016（2X）：69-70.

[2]徐漢屏.2017年高考電場、磁場、電磁感應命題熱點預測[J].中學生數理化：高二高三版，2017（11）：11-16.

[3]宋秀麗，董有芳.淺析電磁感應現象中的動態問題[J].高中數理化，2015（18）：27-27.

[4]趙宏胤.基于電磁感應能量問題的歸類探究[J].科學家，2017，5（1）：51-51.