電磁原理在日常生活中的應(yīng)用

唐政 赤峰二中

如今社會對電磁的依賴越來越高，正是電磁原理的發(fā)現(xiàn)，人類才開始了電與磁間聯(lián)系的實驗，繼而逐漸研究和開發(fā)應(yīng)用。在當(dāng)今時代，電磁原理的應(yīng)用遍布生活的每一個角落，電磁原理在生活中的應(yīng)用隨著科技的進步得到迅速普及，為人類生活帶來了極大的方便。

1 電磁原理在家庭生活中的應(yīng)用

電磁爐已經(jīng)普遍應(yīng)用于廚房，它采用磁場感應(yīng)電流的加熱原理，電磁爐是通過電子線路板的組成部分產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時，鍋具即切割磁感線而在鍋具底部金屬部分產(chǎn)生渦流，渦流使含鐵鍋具產(chǎn)生熱能。電磁爐煮食的熱源來自于鍋具底部，而不是電磁爐本身發(fā)熱傳導(dǎo)給鍋具，所以熱效率要比所有炊具的效率均高出近1倍，從而使鍋具本身自行高速發(fā)熱，用來加熱和烹飪食物，達到煮食的目的。

微波爐是用微波來煮飯燒菜的，煮食物很方便。將冷的或生的食物放入微波爐里，關(guān)好爐門，一按開關(guān)，食物在微波爐里轉(zhuǎn)上一會兒，就燒熱煮熟了。微波爐里沒有火，是靠高頻電磁波作為微波爐的熱源。為了使?fàn)t腔內(nèi)的食物均勻加熱，微波爐爐腔內(nèi)設(shè)有專門的裝置。最初生產(chǎn)的微波爐是在爐腔頂部裝有金屬扇頁，進行微波攪拌，以干擾微波在爐腔中的傳播，從而使食物加熱更加均勻。目前，是在微波爐的爐腔底部裝一只由微型電機帶動的玻璃轉(zhuǎn)盤，把被加熱食品放在轉(zhuǎn)盤上與轉(zhuǎn)盤一起旋轉(zhuǎn)，使其與爐內(nèi)的高頻電磁場作相對運動，同時平板式爐腔通過內(nèi)壁對微波反射達到均勻加熱的目的。我國獨創(chuàng)的自動升降型轉(zhuǎn)盤，使得加熱更均勻，烹飪效果更理想。

2 電磁原理在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

汽車大燈中的氙氣燈，由氙氣燈泡、變壓安定器和絕緣導(dǎo)線組成。其工作原理是，接通電源后，通過變壓器的電磁感應(yīng)，瞬間將12V電源升至2萬伏以上的高壓脈沖電壓，激活氙氣燈泡中的氙氣，在電弧中產(chǎn)生6000K--10000K色溫度的強勁光芒，顏色呈晶鉆白略帶紫藍。它徹底拋棄了傳統(tǒng)的燃燒鎢絲發(fā)光原理，是照明系統(tǒng)領(lǐng)域的革命性變革。

霍爾效應(yīng)是電磁效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國物理學(xué)家霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機制時發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時，垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生附加電場，在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差，進而轉(zhuǎn)化成脈沖電信號。根據(jù)霍爾效應(yīng)做成的霍爾器件，是以磁場為工作媒體，將物體的運動參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開關(guān)的功能。迄今為止，霍爾器件已在現(xiàn)代汽車上廣泛應(yīng)用：ABS系統(tǒng)中的速度傳感器、分電器的信號傳感器、液體物理量檢測器、汽車速度表和里程表、各種用電負載的電流檢測及工作狀態(tài)診斷、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及曲軸角度傳感器、各種開關(guān)，等等。

霍爾器件具有結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長、功耗小、耐震動、不怕灰塵油污水汽及鹽霧等的污染或腐蝕等優(yōu)點。

3 電磁原理在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

電磁鐵起重機是將通電充磁的電磁鐵放在具有通磁性能的物品上，通過電磁吸力吸住物品，用起重機調(diào)運到需要位置，斷電后，電磁鐵失去磁力松開物品。在冶金工廠里，我們可以看到功能強大的電磁鐵起重機，工人們用它來搬運大型貨物。在鑄造廠和類似的工廠中，電磁起重機提取和搬運鐵塊的作用是無可替代的。幾十噸重的大鐵塊或者機器零件不用捆扎，用這種磁鐵起重機就能搬運，非常方便。工廠里的鐵片、鐵絲、鐵釘、廢鐵等材料非常零散，搬運起來非常麻煩，但是用電磁起重機就可以直接搬運，不用裝箱或者打包。

冶煉廠里的高頻感應(yīng)電爐，是在坩堝的外緣繞有線圈，當(dāng)線圈同大功率高頻交變電源接通時，高頻交變電流在線圈內(nèi)激發(fā)很強的高頻交變磁場，這時放在坩堝內(nèi)被冶煉的金屬因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生渦流，釋放出大量的焦耳熱，結(jié)果使自身熔化。這種加熱和冶煉方法的獨特優(yōu)點是無接觸加熱。把金屬和坩堝放在真空室加熱，可以使金屬不受玷污，并且不致在高溫下氧化。此外，由于它是在金屬內(nèi)部各處同時加熱，而不是使熱量從外面?zhèn)鬟f進去，因此加熱的效率高，速度快。高頻感應(yīng)電爐已經(jīng)廣泛用于冶煉特種鋼、難熔或較活潑的金屬，以及提純半導(dǎo)體材料等工藝中。

4 電磁原理在娛樂領(lǐng)域的應(yīng)用

大型游樂場里的翻滾過山車在最后進站前用摩擦力來使列車減速，存在更大的不穩(wěn)定性，特別是雨雪天剎車容易打滑。電磁制動是最近幾年來為了保證過山車的安全而新設(shè)計的一種剎車形式，電磁制動依靠磁極與磁極間的相互作用力來實現(xiàn)剎車，電磁制動的裝置不與列車相接觸，電磁制動器是由一個或兩個磁力很強的釹磁鐵長條固定在軌道上，完全不需要運動，當(dāng)金屬片切割磁感線時，會在金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這將生成一個磁場來阻礙運動。電磁制動的過山車在緊急剎車方面是100%安全的，因為它依賴于磁性的基本屬性。除電磁鐵外，使用永磁體的剎車不需要電力。并且電磁制動比摩擦制動更加平穩(wěn)，以列車與磁片接觸的面積成正比逐漸增加制動力量，使乘坐的人不會遇到任何不愉快的感受。

5 電磁原理在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用

風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，我國也在西部地區(qū)大力提倡。因為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染，是一種特別好的發(fā)電方式。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升。機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，來促使發(fā)電機發(fā)電，這是電磁原理在新能源方面的一大應(yīng)用。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，在微風(fēng)程度便可以發(fā)電。我國的風(fēng)力資源極為豐富，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風(fēng)速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風(fēng)速更大。有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風(fēng)天，在這些地區(qū)，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電很有前途。

6 電磁原理的未來發(fā)展前景

盡管電磁原理在日常生產(chǎn)和生活中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但人類對未來的探索永無止境，電磁原理在未來的發(fā)展中還有更好的前景。

時至今日，供電網(wǎng)、高壓線已遍布全球的角角落落。不知不覺各種理不清的電源線、數(shù)據(jù)線帶來的困擾也與日俱增。不過，在電磁數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)日益普及之時，無線電力傳輸也不再是幻想，在未來的生活中擺脫那些紛亂的電源線已成為可能。無線電力傳輸將電力通過電磁耦合、射頻微波等載體進行傳輸，解除了人類對于導(dǎo)線的依賴。通過電磁感應(yīng)和電磁耦合共振技術(shù)，發(fā)射線圈和接收線圈之間利用磁耦合來傳遞能量，當(dāng)接收裝置的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，完成磁場到電能的轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)電能的高效中程傳輸。還可以利用微波形式來實現(xiàn)電能的遠程傳輸，為高山、森林、沙漠、海島、邊防哨所、無線電導(dǎo)航臺、衛(wèi)星監(jiān)控站、天文觀測點等難以架設(shè)線路的地方補充電力。這對于新能源的開發(fā)利用、解決未來能源短缺問題有著重要意義。

電磁軌道炮是一種遠程、高能、多任務(wù)的武器電磁炮結(jié)構(gòu)，其射速可達當(dāng)前海軍艦炮的3倍。射程可達160千米以上，以艦船上儲存的電能為動力來源，利用電磁系統(tǒng)中電磁場產(chǎn)生的洛倫茲力對金屬炮彈加速到很高的速度發(fā)射出去，使其達到打擊目標(biāo)所需的動能，是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進動能殺傷武器。與傳統(tǒng)大炮將火藥燃氣壓力作用于炮彈不同，可大大提高炮彈的速度和射程，對未來的軍事發(fā)展有不可估量的作用。

目前，電磁發(fā)射和超導(dǎo)技術(shù)都是研究的熱點,將超導(dǎo)技術(shù)運用于電磁發(fā)射技術(shù)是未來的研究方向。超導(dǎo)儲能、超導(dǎo)開關(guān)、超導(dǎo)材料和磁懸浮等超導(dǎo)技術(shù)在電磁線圈發(fā)射中的應(yīng)用前景非常廣泛,為電磁技術(shù)的研究提供了新思路。

7 結(jié)束語

電磁原理在日常生活中被廣泛應(yīng)用，為人類帶來了巨大的轉(zhuǎn)變，小到家庭電氣，大到汽車、工業(yè)等高科技領(lǐng)域均有應(yīng)用，并起著重大的作用。在今后的發(fā)展中，需要我們認真學(xué)習(xí)，不斷研究，勇于探索，爭取為電磁原理的新應(yīng)用做出貢獻，進一步使電磁原理服務(wù)于社會。