電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用生活實(shí)踐中

1、西北農(nóng)林科技大學(xué)電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用學(xué)院：風(fēng)景園林藝術(shù)學(xué)院班級(jí)：園林134姓名：崔苗苗學(xué)號(hào)：2913911465134電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其在生活中的應(yīng)用西北農(nóng)林科技大學(xué) 風(fēng)景園林藝術(shù)學(xué)院姓名 崔苗苗 班級(jí) 園林134班 學(xué)號(hào)2013011465摘要 白法拉第歷經(jīng)十年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象后，電磁感便開始應(yīng)用生活中。話筒， 電磁爐，電視機(jī)，手機(jī)等生活用品，無不與人類生活息息相關(guān)，極大地方便了我 們的生活，推動(dòng)了社會(huì)歷史的進(jìn)步和發(fā)展。 同時(shí)，它的應(yīng)用也是理論向?qū)嵺`不斷 探索和改進(jìn)的過程，理論唯有應(yīng)用丁實(shí)踐，才更能發(fā)揮它的價(jià)值。關(guān)鍵詞電磁感應(yīng)現(xiàn)象生活應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)不僅揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，而且為

2、電與磁之間的轉(zhuǎn)化奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，為人類獲取巨大而廉價(jià)的電能開辟了道路， 在生活中具 有重大的意義。它的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著一場重大的工業(yè)和技術(shù)革命的到來。在電工技 術(shù)，電子技術(shù)以及電磁測量等方面都有廣泛的應(yīng)用， 人類社會(huì)從此邁入電氣化時(shí) 代,對推動(dòng)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。 物理發(fā)現(xiàn)的重要性由此可見。 本文主要介紹了電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其在人類生活中的相關(guān)應(yīng)用。一. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象定義閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象。本質(zhì)是閉合電路中磁通量的變化。而閉合電路中由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。二. 電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)歷程電磁學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)重

3、要分支，初中時(shí)代的奧斯特實(shí)驗(yàn)為我們打開電磁學(xué) 的大門，此后高中三年這一部分內(nèi)容也一直是學(xué)習(xí)的重中之重。繼1820奧斯特實(shí)驗(yàn)之后，電與磁就不再是互不聯(lián)系的兩種物質(zhì)， 電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)引起許多物 理學(xué)家的思考。當(dāng)時(shí)，很多物理學(xué)家便試圖尋找它的逆效應(yīng)， 提出了磁能否產(chǎn)生 電，磁能否對電作用的問題，而邁克爾法拉第即為其中一位。他在1821年發(fā)現(xiàn)了通電導(dǎo)線繞磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象，然后經(jīng)歷 10年堅(jiān)持不懈的努力，最終丁 1831 年取得突破性進(jìn)展。法拉第將兩個(gè)線圈繞在一個(gè)鐵環(huán)上， 其中一個(gè)線圈接直流電源，另一個(gè)線圈 接電流表。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)接直流電源的線圈電路接通或斷開的瞬間，接電流表的線圈中會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)電流。而在這

4、個(gè)過程中，鐵環(huán)并不是必須的。無論是否拿走鐵環(huán)， 再做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，上述現(xiàn)象仍然發(fā)生，只是線圈中的電流弱些。為了透徹研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，法拉第乂繼續(xù)做了許多的實(shí)驗(yàn)。 終丁，在1831 年11月24日，他在向皇家學(xué)會(huì)提交的一個(gè)報(bào)告中， 將這種現(xiàn)象定名為“電磁感 應(yīng)現(xiàn)象”，并概括了可以產(chǎn)生感應(yīng)電流的五種類型：變化的電流、變化的磁場、運(yùn)動(dòng)的包定電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。此后乂總結(jié)出：只要穿過 閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會(huì)有電流產(chǎn)生。三. 應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象自發(fā)現(xiàn)之日起，便一直在改變著人們的生活。 時(shí)至今日，生活 中可以處處見到它的影子。無論是話筒，電磁爐，還是收音機(jī)，發(fā)電機(jī)，都是

5、我 們可以見到和聽到的物品。而且，在高中物理中，我們便不斷接觸與其應(yīng)用相關(guān) 的題目，這些物品也曾作為物理試題的載體，不時(shí)出現(xiàn)在試卷中?，F(xiàn)在看來，也 是分外親切。3.1動(dòng)圈式話筒在劇場和演講等活動(dòng)中，放大聲音已經(jīng)成為一種 .迫切的需要，而電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用已經(jīng)成功解決了這個(gè)問題o琶三避m放大聲音的裝置由話筒，擴(kuò)音器和揚(yáng)聲器三部分，攻翻整片 其中話筒是把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。動(dòng)圈式話筒，是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的，當(dāng)聲波使金屆膜片振動(dòng)時(shí)，連接 在膜片上的音圈也隨著一起振動(dòng)，音圈在永久磁鐵的磁場里振動(dòng)，其中就會(huì)產(chǎn)生 感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的大小和方向都變化，變化的振幅和頻率由聲波決定，這個(gè) 信號(hào)電

6、流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器，從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音。如今，話 筒或者麥克風(fēng)已經(jīng)隨處可見。3.2電磁爐相信有不少人都用過電磁爐加熱過食物，它的方便快捷為我們的日常飲食帶 來很大的便利，對我們的飲食方式也產(chǎn)生了一定影響。 電磁爐應(yīng)用電磁感應(yīng)原理 對食品進(jìn)行加熱。它的爐面是耐熱陶瓷板，交變電流通過陶瓷板下方的線圈產(chǎn)生 磁場，磁場內(nèi)的磁力線穿過鐵鍋、不銹鋼鍋等底部時(shí)，產(chǎn)生渦流，令鍋底迅速發(fā) 熱，達(dá)到加熱食品的目的。魅.陳隅遇遇I曄面咀JRL上L :Cjg : B g : I電磁爐的灶臺(tái)臺(tái)面是一塊高強(qiáng)度、耐沖擊的陶瓷 平板，臺(tái)面下邊裝有局頻感應(yīng)加熱線圈、局頻電力轉(zhuǎn) 換裝置及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，臺(tái)面的上面

7、放有平底烹飪 鍋。電磁爐的工作過程是：電流電壓經(jīng)過整流器轉(zhuǎn)換 為直流電，乂經(jīng)高頻電力轉(zhuǎn)換裝置使直流電變?yōu)槌^音頻的高頻交流電，將高頻交流電加在扁平空心螺旋狀的感應(yīng)加熱線圈上，由此產(chǎn)生高頻交變磁場。其磁力線穿透灶臺(tái)的陶瓷臺(tái)板而作用丁金屆鍋。在烹飪鍋體 內(nèi)因電磁感應(yīng)就有強(qiáng)大的渦流產(chǎn)生。渦流克服鍋體的內(nèi)阻流動(dòng)時(shí)完成電能向熱能 的轉(zhuǎn)換，所產(chǎn)生的焦耳熱就是烹調(diào)的熱源。3.2電磁感應(yīng)燈電磁感應(yīng)燈作為照明工具中的新發(fā)明，具有許多傳統(tǒng)照明工具所沒有的優(yōu)勢。 它具有十萬小時(shí)的高使用壽命，同時(shí)乂免維護(hù)費(fèi)用。而且它的光源質(zhì)量更高，高 顯色性使物體的本身的顏色即明亮乂逼真， 電磁感應(yīng)燈還具有更可靠的瞬間啟動(dòng) 性能，同

8、時(shí)低熱量輸出，具有更可靠的抵抗電壓劇烈波動(dòng)的能力，其照明也更加節(jié)能，能夠減少二氧化碳排放量。同時(shí)，電磁感應(yīng)燈的暖白光比黃色的鈉燈更合 適應(yīng)用丁道路照明，光照溫和，可以保證道路行駛的安全性和舒適性電磁感應(yīng)燈沒有電極，依靠電磁感應(yīng)和氣體放電的基本原理而發(fā)光。 沒有燈 絲和電極使燈泡的壽命長達(dá)100,000小時(shí)，是白熾燈的100倍，高壓氣體放電燈 的515倍，緊湊熒光燈的5倍10倍。基丁上述原理，氣體通過磁場放電而產(chǎn)生了可見光。 即由電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的 頻率為230KHz金屆線圈磁環(huán)組成的電磁變壓器在玻璃管（含有特殊工作氣體） 周圍創(chuàng)造了磁場。由線圈引起的放電路徑形成一個(gè)閉路， 從而引起自由電子的加速

9、度。這些自由電 子和汞原子相碰撞而激發(fā)了電子.因?yàn)榧せ畹碾娮訌母吣軕B(tài)退到低能態(tài)，他們放 射出紫外線，當(dāng)通過玻璃管表面的三基色熒光粉時(shí)，產(chǎn)生的紫外線轉(zhuǎn)化成可見光。在能源危機(jī)和溫室效應(yīng)益發(fā)嚴(yán)重的今日，各國都在不斷強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的重 要性。在這種大環(huán)境下，符合環(huán)保照明和綠色照明的要求的電磁感應(yīng)燈，有著推廣和普及的巨大潛力。暖白光這一先進(jìn)的理念已經(jīng)在美國、英國、比利時(shí)、挪威 等國家得到了廣泛應(yīng)用。3.3變壓器變壓器是利用電磁感應(yīng)原理,從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號(hào) 的一種電器。其輸送電流的多少由用電器的功率決定。 高中時(shí)期的試題中有許多 相關(guān)的計(jì)算I可題。 *變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗

10、的 _ 3 器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯 mJ, 中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電餌匚一壓。變壓器由鐵芯和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈， 其余的繞組叫次級(jí)線圈。在 發(fā)電機(jī)中，不管是線圈運(yùn)動(dòng)通過磁場或磁場運(yùn)動(dòng)通過固定線圈，均能在線圈中感應(yīng)電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動(dòng)， 這是互感應(yīng)的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)， 變換電壓，電流和阻抗的 器件。3.4手機(jī)充電器對丁手機(jī)，或許是現(xiàn)在生活中與我們聯(lián)系最 為緊密的電子產(chǎn)品之一了。給手機(jī)充電幾乎是每 日必做的事情，以前卻從未考慮過手機(jī)充電電源 的原理。所有手機(jī)充

11、電器其實(shí)都是由一個(gè)穩(wěn)定電源 （主要是穩(wěn)壓電源、提供穩(wěn)定工作電壓和足夠的電流）加上必要的包流、限壓、限時(shí)等控制電路構(gòu)成。它和變壓器原理幾近相同 3.5磁帶錄音機(jī)自有了手機(jī)等產(chǎn)品之后，許多功能集丁一體，錄音這種功能也一并存在，磁 帶錄音機(jī)聽來或許會(huì)讓我們覺得陌生。 磁帶錄音機(jī)主要由機(jī)內(nèi)話筒、 磁帶、錄放 磁頭、放大電路、揚(yáng)聲器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成。錄音時(shí)，聲音使話筒中產(chǎn)生隨聲音而變化的感應(yīng)電流一一音頻電流，音頻電流經(jīng)放大電路放大后，進(jìn)入錄音磁頭的線圈中，在磁頭的縫隙處產(chǎn)生隨音頻電流變化的磁場。磁帶緊貼著磁頭縫隙移動(dòng)，磁帶上的磁粉層被磁化，在磁帶上就記 錄下聲音的磁信號(hào)。放音是錄音的逆過程，放音時(shí)，

12、磁帶緊貼著放音磁頭的縫隙通過， 磁帶上變 化的磁場使放音磁頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流， 感應(yīng)電流的變化跟記錄下的磁信號(hào)相 同，所以線圈中產(chǎn)生的是音頻電流，這個(gè)電流經(jīng)放大電路放大后，送到揚(yáng)聲器， 揚(yáng)聲器把音頻電流還原成聲音。在錄音機(jī)里，錄、放兩種功能是合用一個(gè)磁頭完成的， 錄音時(shí)磁頭與話筒相 連；放音時(shí)磁頭與揚(yáng)聲器相連。3.6汽車車速表/小時(shí)的表盤。汽車駕駛室內(nèi)的車速表是指示汽車行 駛速度的儀表。它是利用電磁感應(yīng)原理，使 表盤上指針的擺角與汽車的行駛速度成正 比。在此之前，從未想過它竟然也是電磁感 應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例。車速表主要由驅(qū)動(dòng)軸、磁鐵、速度盤， 彈簧游絲、指針軸、指針組成。其中永久磁 鐵與驅(qū)動(dòng)軸相連

13、。在表殼上裝有刻度為公里永久磁鐵的磁感線一部分磁感線將通過速度盤， 磁感線在速度盤上的分布是 不均勻的，越接近磁極的地方磁感線數(shù)目越多。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)永久磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 則通過速度盤上各部分的磁感線將依次變化， 順著磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的前方，磁感線的數(shù) 目逐漸增加，而后方則逐漸減少。由法拉第電磁感應(yīng)原理知道，通過導(dǎo)體的磁感線數(shù)目發(fā)生變化時(shí)， 在導(dǎo)體內(nèi) 部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。乂由楞次定律知道，感應(yīng)電流也要產(chǎn)生磁場，其磁感線的方 向是阻礙（非阻止）原來磁場的變化。用楞次定律判斷出，順著磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的前方， 感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁感線與磁鐵產(chǎn)生的磁感線方向相反，因此它們之間互相排斥； 反之后方感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁感線方向與磁鐵產(chǎn)生

14、的磁感線方向相同，因此它們之間相互吸引。由丁這種吸引作用，速度盤被磁鐵帶著轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)軸及指針也隨之 一起轉(zhuǎn)動(dòng)。3.7發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。定子由定子鐵芯、線包 繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯（或磁極、磁 扼）繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)電 機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)， 從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。從物理結(jié)構(gòu)來說，發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子除了是一個(gè)原動(dòng)力的拖動(dòng)外，是完全獨(dú)立、互不干擾的兩部分；發(fā)電機(jī)的定子是有功源，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢、電流，在 原動(dòng)力的拖動(dòng)下，向外輸出交流電的有功，由原動(dòng)力（油量、氣量、風(fēng)量、水量 等）決定有功功率的大小。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是無功源、繞組從外部引入直流電建立磁場，在原動(dòng)力的拖動(dòng) 下，向外輸送交流電的無功，由外部輸入（多數(shù)用發(fā)電機(jī)自發(fā)的交流電整流而得） 的直流電決定無功功率的大小。從電磁原理來說，轉(zhuǎn)子和定子乂是精密聯(lián)系的， 發(fā)電機(jī)的有功和無功都是由定子輸出的， 轉(zhuǎn)子的力矩決定有功功率的大小，轉(zhuǎn)子 線圈的直流電流決定無功功率的大小。四.未來發(fā)展電磁感應(yīng)的應(yīng)用多不勝舉，今天所能提到的也只是其中極小的的一部分， 卻 已經(jīng)能夠體現(xiàn)其它對人類