付仕達
(渤海大學附屬高級中學,錦州 121000)
電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),使人們認識到了電和磁之間存在的聯(lián)系,為人們更好的利用電能提供了新的途徑,促進了人類社會的進一步發(fā)展,電磁感應技術的規(guī)模化應用,也標志著人類發(fā)展進入新的歷史階段。
法拉第在一次偶然的試驗中發(fā)現(xiàn)了磁針被一種神秘力量所吸引,通過多次試驗后,法拉第將這一神秘力量的來源歸結為電。在試驗中,在一個固定的鐵環(huán)上放置兩個導電線圈,一個線圈連接直流電源,另一個線圈則連接電流表,在正常通電的情況下,電流表指針為發(fā)生偏轉,此時斷開直流電源,電流表指針則發(fā)生明顯的偏轉,由此可以斷定,在兩個線圈之間,存在著某種介質,實現(xiàn)了能量的傳遞,這種能量最終以電能的方式所體現(xiàn)出來。
通過大量的試驗,法拉第解密了電磁感應現(xiàn)象的存在,并對影響電磁感應效果的因素進行了明確,它們分別是:磁場強度的變化、電流的變化、磁場位置的移動,并且,法拉第電磁感應現(xiàn)象進行了總結:當閉合電路內(nèi)的磁通量發(fā)生變化時,閉合電路中必然產(chǎn)生抑制磁通量變化的電流。
在我們的生活中,電磁感應現(xiàn)象的應用幾乎無處不在,小至一個話筒,大到磁懸浮列車,都無一例外的用到了電磁感應技術。
在電子科學技術不斷發(fā)展的過程中,各種類型的話筒逐漸被研究出來,其中,動圈話筒作為較早出現(xiàn)的一種聲音傳導設備,其中就用到了電磁感應技術。
動圈式話筒中的金屬膜片在振動的過程中,會帶動與之相連的音圈進行同步運動,由于內(nèi)部存在恒定磁場,在音圈振動的過程中會切割磁力線,因此產(chǎn)生的感應電流會隨著音圈振動頻率和幅度的變化而變化。產(chǎn)生的電流經(jīng)過多級信號處理之后,從揚聲器中被放大出來,并且,由于音圈的驅動能力限制,對外界聲音干擾的靈敏度較低,廣泛適用于舞臺表演、演講活動中。
作為一種常見的家用電器,電磁爐的使用使人們告別了明火,使用電磁爐做飯、燒水已經(jīng)不僅能量利用率較高,且安全系數(shù)較高。
在電磁爐的使用說明書中我們可以看到,電磁爐只能夠導電介質進行加熱,這是由于電磁爐的原理是利用了電磁感應現(xiàn)象。電磁爐利用交流電通過耐熱陶瓷板下的線圈所產(chǎn)生的強大高頻交變磁場,在上方放置的廚具中形成快速變化的磁通量,此時,在廚具中將形成看不到的電流,由于廚具自身電阻較高,根據(jù)Q=I2R公式,廚具自然也就能夠發(fā)熱。
在使用電磁爐的過程中,細心的人可以感覺到自己所佩戴的導電手環(huán)會存在發(fā)熱的情況,這就是電磁感應現(xiàn)象。因此,在使用電磁爐的過程中,應注意周邊使用環(huán)境的安全性,避免電磁感應現(xiàn)象所造成的潛在危害。
目前,手機廠商將手機無線充電技術作為一種噱頭大肆宣傳,對于高中生來說,無線充電技術就是利用了電磁感應現(xiàn)象,這一技術的關鍵在于對磁場源和感應端的合理化設計。
手機無線充電包括充電底座、手機兩個部分,充電底座在接入220V/50Hz的市電時,通過整流電路將其轉化為直流電,再經(jīng)過電力轉換裝置將直流電轉化為滿足要求的交流電,并形成穩(wěn)定變化的磁場。當手機放置在充電底座上時,手機中的磁力感應線圈將對變化的磁場進行相應,根據(jù)感應線圈內(nèi)磁通量的變化情況,形成穩(wěn)定的電流,進而為手機充電。
手機無線充電技術對電流控制技術的要求較高,電流轉換與頻率控制,將在一定程度上影響無線充電效果和充電安全。
作為人類電磁感應的最大化應用案例,磁懸浮列車將電磁感應現(xiàn)象用到了極致,我國磁懸浮列車目前僅有兩條,一條在上海,另一條在長沙。相比較高鐵建設來說,磁懸浮列車不僅造價高,技術難度也是影響磁懸浮列車大規(guī)模建造的主要原因之,其中就包括電磁感應技術。
簡單來說,磁懸浮利用了磁性 同極相吸、異極相斥的原理,在未通電的情況下,磁懸浮列車借助導輪,靜止在軌道上,通電之后,強大的電流將磁懸浮列車底部和軌道進行了磁化,并且,二者磁化方向完全相反,由此導致磁懸浮列車被強大的磁力推高,離開軌道。此外,磁懸浮列車的前進動力也全部來自于電磁感應現(xiàn)象,在磁懸浮列車頭部交流電形成的電磁體N受前方軌道上交流電形成的電磁體S的吸引,同時磁懸浮列車尾部交流電形成的電磁提N受后方軌道上交流電形成的電磁體N的排斥,使磁懸浮離車能夠具備前進的動力,在磁懸浮列車前進的過程中,軌道前段的S極將變?yōu)镹極,以實現(xiàn)對磁懸浮列車的持久對動力。
電磁感應現(xiàn)象的應用并不僅限于以上幾個方面,盡管,電磁感應技術為我們的生活帶來了巨大便利,然而,由于電和磁的不可視特點,在使用這一技術時,應有效規(guī)避其風險。如配搭心臟起搏器的人群應主動原理電磁環(huán)境。隨著社會的發(fā)展,電磁感應現(xiàn)象的應用范圍將進一步擴大,并展現(xiàn)出在社會發(fā)展過程中的強大推動力量。
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