高中物理电磁学知识在生活中的应用

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　　【摘 要】物理知识与人们的日常生活有着紧密的联系，物理知识在人们生活中的很多地方均会运用到。我们在课堂上对物理知识进行学习时，应结合物理知识和生活实际，促进自身学习物理知识的创新和实践能力的提高，就物理知识在实际生活中的应用予以更好地了解，在生活中遇到一些实际问题时更好地利用所学物理知识来解决。
　　【关键词】高中物理；电磁学知识；生活应用
　　【中图分类号】G633 【文献标识码】A
　　【文章编号】2095-3089（2019）04-0286-01
　　引言
　　物理是高中学习阶段的一项重要课程，具有较强的逻辑性，在学习过程中需要我们举一反三和换位思考，对能力要求相对较高。电磁学又是高中物理中的重要内容，在生活实践中经常也会用到。作为学生，要更好地保证自己学习效率，关键也就需要一套行之有效的学习方法和策略，并将电磁学知识更好应用到生活当中。
　　一、电磁学知识概述
　　电磁学知识作为高中物理知识的重要组成部分，也是竞赛试题的考查重点。在广义上看，电磁学主要包括电学和磁学；在狭义上看，电磁学是一门对磁性和电性交互关系进行研究的重要学科，主要研究的内容是电磁场、电磁波、带电物体动力学、电荷等。高中物理电磁学由五部分内容组成，第一部分以电荷和电荷守恒定律出发，介绍了电场的力的性质、电场中能的性质以及带电粒子在电场中的运动。这这一部分内容是整个电磁场的基础，是联系电场与磁场的关键知识点；第二部分恒定电流章节以欧姆定律为中心，介绍了电路、电流与电阻之间的关系，这部分内容实验性很强，涉及到常用电器中的供电、电流、电压控制等内容；第三部分主要介绍磁场相关内容，包括安培力、洛伦兹力等基本概念并介绍了带电粒子在磁场及复合场中的运动问题；第四部分介绍了电磁感应相关知识，其中重点内容是电磁感应与电路规律的综合应用、电磁感应与力学规律的综合应用；第五部分为交流电部分，包括交变电流、电压器及电能的输送。电磁感应章节内容与日常生活中的很多电器、设备均相关，凡是涉及到電、磁转换以及电、磁能量传递的设备均会应用相关原理。
　　二、高中物理电磁学知识在生活中的应用
　　1.电磁炉。
　　电磁炉的原理是电磁感应现象，其基本原理是：电磁炉基座线圈将家用220V交流电转变成高频交流电从而在线圈周围空间产生高频交变磁场（图2），当该磁场作用于金属锅底时，会产生电磁感应涡流，当涡流作用于锅底时会使锅具产生热量，最后该热量传导至食物，达到加热的目的。涡流的本质是电磁感应现象，它是指移动的金属导体在磁场中运动时，在移动金属中产生感应电动势，从而产生感应电流的现象。其产生的基本条件有两个：一个是不断变化的磁场，不断变化磁场会带来磁通量的变化，另一个是金属体本身可自行构成闭合回路，因此，感应电动势才能最终在闭合回路中形成感应电流。.当金属导体回路的电阻很小时，会在闭合回路中产生很大的感应电流，就像水中的旋涡，因此简称涡流。从以上原理分析可以发现：在电磁炉上使用的锅必须满足一个条件，那就是锅的材质必须是具有磁性的。所以电磁炉使用的锅应该是铁系（搪瓷、铸锅、不锈铁）锅，不锈钢锅，复合底锅必须是电磁炉专用。
　　2.电机。
　　法拉第提出的电磁感应定律表明，磁场的变化要产生电场。这个电场与来源于库仑定律的电场不同，它可以推动电流在闭合导体回路中流动，即其环路积分可以不为零，成为感应电动势。电磁感应现象最重要的一个应用是制造发电机，其基本原理是：闭合电路的一部分绕成线圈，然后在磁场中转动切割磁感线，产生感应电流。高中实验课上用手摇发电机就能清楚地演示发电过程。比如：水电站中，利用水流推动水轮机转动，再带动发电机发电，所以，为了使水流具有较大的能量，在建造水电站时往往要建造拦河大坝（例如三峡大坝），用于提高水位，增加水的势能，有利于发电。风力发电机是将风能转换为电能的机械，又称风车，其工作原理是利用风力带动风车叶片旋转，然后通过增速机将旋转的速度提升，再带动发电机发电，依据目前的风车技术，大约是3m/s的微风，便可以开始发电。电磁场知识在电机中的运用是作为高中生学习的重点内容，目的不仅仅是为应付考试，更重要的是它给生活带来的具体应用。
　　3.移动电话和手机。
　　移动电话和手机在目前信息化时代被广泛使用，且随着人们生活水平的提高，移动电话的普及率也在不断提高。移动电话实际上就是一部移动的无线电台，把用户声音转变为高频电信号，并将其发射，同时是一个收音机，捕捉发射到空中的电磁波，实现用户之间的通话信息传递。在城市的任何角落，移动电话都能实现基本通话，移动电话系统已经成为城市电话网不可分割且及其重要的一部分。
　　4.磁悬浮列车。
　　磁悬浮列车是以高中物理电磁学中“同性相斥、异性相吸”的原理为基本运行原理，通过磁铁与地心引力之间的对抗，使得磁悬浮列车悬浮在轨道上，并借助直线电机的作用推动，消减轨道摩擦力，以达到提速的效果，推动列车快速前行。从磁悬浮列车运用电磁学知识的情况来看，其车内的超导体电磁铁系统与电磁运行系统存在紧密联系。当列车动态运行时，轨道线圈形成的磁场与列车内部的超导体电磁铁之间会产生一种相斥力，对抗地心引力，从而使得磁悬浮列车悬浮在轨道之上，而列车车体底部与两侧倒转向上的顶部的磁铁基于“异性相吸”的电磁原理，产生吸引力，促使列车前进。磁悬浮列车运行导轨的形状呈T字形，反作用板和感应钢板安装在轨道上方和伸臂下方，共同控制电磁铁的电流，使得列车车身与导轨之间的距离在10～15mm之间，并且在导轨钢板产生的吸引力和车身重力的维持下保证列车车身处于平衡状态，安全运行。
　　结束语
　　总之，电磁学是我们高中生需要学习的重要的物理知识，其与我们现实生活具有非常紧密的联系，如磁悬浮列车、微波炉、电磁炉等，我们高中生在学习电磁学的相关内容时，应积极将理论知识与实际生活相结合，使得电磁学抽象的理论知识变得具体化、直观化，进而提高学习效率。
　　参考文献
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