关键词：电磁感应；变压器；电磁炉
引言：电磁感应现象是物理学中的重要内容，对很多行业都具有着十分重要的作用，因此，对电磁感应现象应用的研究，具有着很大的现实意义。
一、电磁感应现象概述
电磁感应现象实际上是一种因磁通数量变化而产生感应电动势的现象。在闭合电路中，当部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，这些导体中的电子就会因此而受到一种能够引起电势差的非静电力，这种非静电力通常被称为洛伦兹力，在洛伦兹力与电势差的影响下，导体就会产生电流，这种产生的电流则被称为感应电流，而这种磁生电的现象则被称为电磁感应现象。能够产生感应电流的主要有变化的电流、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这五种类型，而感应电流的方向则一般通过右手法则判断。此外电磁感应现象最早是在1831年由英国著名物理学家法拉第发现，是电磁学发展史中最为重大的研究发现之一。
二、现实生活中对电磁感应现象的应用
（一）变压器
电磁感应现象在现实生活中的应用十分广泛，但其中作为常见的当属变压器。作为供电网络中调节交流电电压的装置，变压器的制作原理与电磁感应现象是分不开的。从结构上来看，变压器主要由初级线圈、次级线圈以及磁芯几个部件构成，其中初级线圈与次级线圈的主要区别表现在初级线圈直接与电源建立连接，这两个线圈虽然彼此独立，但所使用磁芯却是相同的，当变压器工作时，电流会先通过初级线圈，使磁芯产生交流磁通，这样次级线圈就能够感应到相应的电压，在这一过程中，磁通的值一直处于不变的状态，而与线圈相交链的磁通数量却会变化，而通过磁通数量的变化，变压器就能够实现变换电压、电流以及电阻的功能。
（二）电磁炉
作为厨房中用于食物加热的常见电器，电磁炉同样是利用电磁感应现象这一原理来实现加热的。在电磁炉中，主电路一般由桥式整流器和电压谐振变换器共同组成，是一个由交流电到直流电再到交流电的过程，当电磁炉插座与电网建立连接后，电磁炉获取了220V的工频市电并开始工作，在这一过程中电流首先会经过桥式整流器，使电流变为直流电，之后在经过电压谐振变换器时则会再度转换为20-40kHz的高频交流电[1]。而高频交流电接下来会通过在圆形平面上绕制的加热线圈盘并形成高频磁场，并产生磁力线，这一磁力线会沿着线圈半径的方向闭合，使经线圈与锅底构成的磁回路穿透灶面，同时在电磁炉的炉底产生耦合作用。发生耦合作用的电磁炉炉底会形成涡流并持续发热，这样一来，电磁炉就能够实现对炉底食物加热的作用。
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（三）动圈麦克风
麦克风的学名为传声器，在很多行业的工作乃至生活中都发挥非常重要的作用，麦克风主要可分为电容式麦克风、动圈式麦克风、压电式麦克风等几种，其中动圈式麦克风同样是在对电磁感应现象进行利用的基础上制成的。从结构上来看，动圈麦克风主要由线圈、振膜（一种金属膜片）以及外壳几部分组成，每当使用者发出声音时都会产生声波，并使麦克风内部的振膜产生振动。由于振膜与线圈相连接，因此振膜的振动就会带动线圈共同进行振动，线圈在永磁体磁场内的振动则会产生感应电流，在这一过程中，三者的振动频率都是一致的，因此感应电流在大小和方向上的变化也会受到声波的影响，也就是说，振膜、线圈的振幅、频率都由声波决定[2]。最后电流信号会被扩音器放大并传输给扬声器，因此，扬声器也就会发出与使用者声波相同但被扩大后的声音，从而起到扩音的效果。
（四）电磁感应灯
电磁感应灯作为一种新兴的环保型电光源，相对于其他电光源有着非常多的优势，而这也是建立在电磁感应现象这一基础上的。从结构上来看，电磁感应灯主要由功率耦合线圈、无极荧光灯管以及高频发生器几部分构成，其中无极荧光灯管是属于真空放电腔体，在一端会设置固汞，而放电腔体内部则会填充缓冲放电气体，进而形成连续的闭合放电环路，使放电腔体成为变压器的次级。通过对环绕放电腔外铁氧体磁芯上的线圈交变的高频正弦电压，使电能藕合进放电腔，通过线圈的电流产生稳定的磁通量，同时又沿放电腔产生感应电压来维持放电，最终让汞离子气化，并产生紫外线，从而激发稀土三基色荧光粉，使其发出可见光，这样一来，电磁感应灯就可以依靠电磁感应和气体放电而进行无电极发光。
（五）磁带录音机
在电子产品不断更新换代的今天，磁带录音机已经被时代所淘汰，但看似落后的磁带录音机，却与电磁炉、电磁感应灯等设备一样是利用电磁感应现象制成的。磁带录音机的功能主要可分为录音、放音和抹音三部分，其中录音的原理与动圈麦克风有些相似，主要是借助话筒将声波转化为音频电流，再由录音放大器对音频电流进行放大，当放大的电流与偏磁电流以期通过位于录音磁头处的线圈时，录音磁头就会在缝隙处产生磁场，同时随着声音的变化，磁场也会发生相应的变化，并产生变化的磁力线。这时，与录音磁头相连接的磁带就会被磁力线所磁化，同时，由于磁带处于不断移动的状态，通过话筒发出的声波就会被准确的记录下来。而从放音功能来看，磁带录音机的放音实际上可以被看作是录音工作的逆向工作过程，由于录好的磁带中记录有固定的声音信号，因此在播放时磁带就会按照与录音时相同的速度从头不断移动，而磁带被磁化，因此残留的磁力线就会通过放音磁头的铁芯形成闭合回路，并按照录音时的声音信号变化而变化，这样放音磁头的线圈上就会感应到相应的电压，产生音频电流，最后音频电流通过放音放大器以及扬声器后，磁带所记录下的声音就会被播放出来。至于抹音功能，则是将被磁化的磁带进行消磁，这样磁带上残留磁力线就会被消除掉，自然也就无法再次播放出记录的声音[3]。消磁方法一般会分为直流消磁与交流消磁两种，但都是通过电流建立比磁带上更强的磁场，并对磁带进行覆盖，使磁带上的磁力大道饱和状态，使原有的磁力被掩盖。
结束语：总而言之，电磁感应现象在现实生活中的应用是十分广泛的，本文中所介绍知识其中的一部分，而随着电子技术等相关技术的不断进步，电磁感应现象在未来还将给人类生活带来更大的改变。
参考文献：
[1]曲夏楠.电磁感应现象与应用[J].科技风，2017(23)：18.
[2]刘昱辰.探究电磁感应在生活中的应用[J].课程教育研究，2017(38)：166.
[3]陶科.电磁感应现象中让人困惑情景的分析讨论[J].物理教师，2012，33(07)：13-14.
论文作者:李天舒
论文发表刊物:《科技中国》2018年4期
论文发表时间:2018/8/10
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