电磁感应的研究与应用

1、    电磁感应的研究与应用    周凯一、电磁感应的发现1820年h.c.奥斯特发现电流磁效应后，许多物理学家便试图寻找它的逆效应，提出了磁能否产生电以及磁能否对电产生作用的问题。1822年d.f.j.阿喇戈和a.von洪堡在測量地磁强度时，偶然发现金属对附近磁针的振荡有阻尼作用。1824年，阿喇戈根据这个现象做了铜盘实验，发现转动的铜盘会带动上方自由悬挂的磁针旋转，但磁针的旋转与铜盘不同步，稍滞后。电磁阻尼和电磁驱动是最早发现的电磁感应现象，但由于没有直接表现为感应电流，当时未能予以说明。1831年8月，m.法拉第在软铁环两侧分别绕两个线圈，其一为闭

2、合回路，在导线下端附近平行放置一磁针，另一与电池组相连，接开关，形成有电源的闭合回路。实验发现，合上开关，磁针偏转;切断开关，磁针反向偏转，这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到，这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验，把产生感应电流的情形概括为5类：变化的电流，变化的磁场，运动的恒定电流，运动的磁铁，在磁场中运动的导体，并把这些现象正式定名为电磁感应。进而，法拉第发现，在相同条件下不同金属导体回路中产生的感应电流与导体的导电能力成正比，他由此认识到，感应电流是由与导体性质无关的感应电动势产生的，即使没有回路没有感应电流，感应电动势依然存在。后来，给出了确定感应电流

3、方向的楞次定律以及描述电磁感应定量规律的法拉第电磁感应定律。并按产生原因的不同，把感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。二、电磁感应的现象电磁感应（electromagnetic induction）又称磁电感应现象，是指闭合电路的一部分导体在磁场中作“切割”磁感线运动，导体中就会产生电流的现象。这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。其实在我们经历的高考中，远距离输电不正是电磁感应现象的典型应用吗？考虑实际利用率，我们往往采用高压输电，输电功率达到额定后，电流减小，但问题来了：我们生活用电是220v电压，高压不能直接利用。由此而来，变压器便应孕而生。发电厂产生

4、周期性的交变电压由变压器先升高电压，经过远距离电线到达目的地，再由变压器降低电压输送到千家万户。一个简单的单相变压器是由两个导电体组成的（不相接）。当其中一个导电体有变化的电流通过，便产生变化的磁场，根据电磁互感原理，便在第二个导电体中产生感应电动势，若有完整的闭合回路，就产生了感应电流。三、电磁感应的应用1.电磁炉物理理论应用于生活实际的例子比比皆是，家用电磁炉正是互感现象的典型应用。电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。是一种高效节能橱具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的

5、电气烹饪器具。由高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置、控制器及铁磁材料锅底炊具等部分组成。使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生一交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热。在加热过程中没有明火，因此安全、卫生。我在此也做了一个有趣的实验能让小灯泡发光的电磁炉。我所准备的东西有电磁炉、线圈、灯泡、湿毛巾、锡纸。让湿毛巾包裹住锡纸并放在电磁炉上，线圈与小灯泡相连，然后将线圈放置在湿毛巾上。接通电磁炉开关，观察到小灯泡发光了。电磁互感原理再次得到验证。2.电磁感应灯近来家里装修，闲逛灯具市场时发现了一种新的电灯无极灯。通过销售人员的

6、展示，我们被可以变化的柔感灯光吸引了，由于好奇我回家上网又查了一下：无极灯又名电磁感应灯，它没有电极，依靠电磁感应和气体放电的基本原理而发光。基于上述原理，气体通过磁场放电而产生了可见光。即由电子镇流器产生的频率为230khz，金属线圈磁环组成的电磁变压器在玻璃管（含有特殊工作气体）周围创造了磁场。由线圈引起的放电路径形成一个闭路，从而引起自由电子的加速度。这些自由电子和汞原子相碰撞而激发了电子.因为激活的电子从高能态退到低能态，他们放射出紫外线，当通过玻璃管表面的三基色荧光粉时，产生的紫外线转化成可见光。同时，电磁感应灯的暖白光比黄色的钠灯更合适应用于道路照明.因为暖白光接近于阳光的表现效果

7、，所以能给路人以温暖的心里感受，同时有着更好的可视性，人们易于在暖白光下辨别道路和周边环境颜色的特点，保证道路行驶的安全性和舒适性。3.磁悬浮音响提起磁悬浮，相信大多数人最先想到会是磁悬浮列车。事实上，除了交通运输领域，这项技术已经在各个方面得到应用。生活中常见的台灯、洗衣机、电磁炉、鼠标、展示架、地球仪等都已经出了它的“磁悬浮”版。每一次出场，这项技术都能给原本稀松平常的产品带来惊艳科幻效果。随着智能家庭化的普及，ai助手，智能音箱已进入我们的家庭，而磁悬浮音箱更是科技感十足。金属球的悬浮的是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现的。将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈上时，高频电磁场会在金属材料表面产生一高频涡流，这一高频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个洛沦兹力的作用。这个力与金属球的重力相互抵消，使其可以在空中保持一种平衡状态。四、电磁感应的前景立足当下，面对未来，科学技术与工业的结合，就诞生了智能一体化生产;科学技术和农业的结合，就产生了数字化现代农业科技;科学技术和金融业的结合，使得网上银行等新兴金融机构诞生了。科学技术会通过更加多元碎片的形式融入到我们的生活中，比如：当下的疫情