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物理研究性學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用
電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用 指導(dǎo)老師： 班級(jí)：高二四 組員：照武，劉嘉明，陳彬，曾子維 組長(zhǎng)：陳彬
一．研究目的： 讓我們更好了解到以下電磁感應(yīng)部分三個(gè)方面重要的知識(shí)：
①是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律：電磁感應(yīng)研究的是其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的特點(diǎn)和規(guī)律，其核心是
法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。
②是電路及力學(xué)知識(shí)。主要討論電能在電路中傳輸、分配，并通過(guò)用電器轉(zhuǎn)化成其他形式能的特點(diǎn)規(guī)律。在實(shí)際應(yīng)用中常常用到電路的三個(gè)規(guī)律(歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)和力學(xué)中的牛頓定律、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理和能量守恒定律等概念。 ③是右手定則。右手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)。把右手放入磁場(chǎng)中，若磁力線垂直進(jìn)入手心（當(dāng)磁感線為直線時(shí)，相當(dāng)于手心面向N極），大拇指指向?qū)Ь�運(yùn)動(dòng)方向，則四指所指方向?yàn)閷?dǎo)線中感應(yīng)電流的方向。
電磁學(xué)中，右手定則判斷的主要是與力無(wú)關(guān)的方向。為了方便記憶，并與左手定則區(qū)分，可以記憶成：左力右電（即左手定則判斷力的方向，右手定則判斷電流的方向）�；蛘咦罅τ腋小⒆笊τ彝�。
二．
電磁灶是應(yīng)用電磁感應(yīng)圖片
電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，是電磁學(xué)領(lǐng)域中最偉大的成就之一。它不僅揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，而且為電與磁之間的相互轉(zhuǎn)化奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，為人類獲取巨大而廉價(jià)的電能開(kāi)辟了道路，在實(shí)用上有重大意義。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著一場(chǎng)重大的工業(yè)和技術(shù)革命的到來(lái)。事實(shí)證明，電磁感應(yīng)在電工、電子技術(shù)、電氣化、自動(dòng)化方面的廣泛應(yīng)用對(duì)推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。
若閉合電路為一個(gè)n匝的線圈，則又可表示為：式中n為線圈匝數(shù)，ΔΦ為磁通量變化量，單位Wb（韋伯） ，Δt為發(fā)生變化所用時(shí)間，單位為s.ε 為產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，單位
為V（伏特，簡(jiǎn)稱伏）。電磁感應(yīng)俗稱磁生電，多應(yīng)用于發(fā)電機(jī)。
三．電磁感應(yīng)的物理公式：
磁通量
設(shè)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，平面的面積為S。(1)定義：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)B與垂直磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，叫做穿過(guò)這
電磁感應(yīng)
個(gè)面的磁通量。
(2)公式：Φ=BS
當(dāng)平面與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)：
Φ=BS⊥=BSsinθ（θ為兩個(gè)平面的二面角）
(3)
穿過(guò)某個(gè)面的磁感線條數(shù)表示穿過(guò)這個(gè)面的磁通量。
(4)單位：在中，磁通量的單位是，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)是Wb。
1Wb=1T·1m2=1V·s。
四．電磁感應(yīng)現(xiàn)象
(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象：閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。
(2)：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的。
(3)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件：
①兩種不同表述
a．閉合電路中的一部分導(dǎo)體與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)
b．穿過(guò)閉合電路的磁場(chǎng)發(fā)生變化
②兩種表述的比較和統(tǒng)一
a．兩種情況產(chǎn)生感應(yīng)電流的根本原因不同
閉合電路中的一部分導(dǎo)體與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，是導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起運(yùn)動(dòng)，受到的洛倫茲力的一個(gè)分力使自由電子發(fā)生定向移動(dòng)形成電流，這種情況產(chǎn)生的電流有時(shí)稱為動(dòng)生電流。
穿過(guò)閉合電路的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)電磁場(chǎng)理論，變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)使導(dǎo)體中的自由電子定向移動(dòng)形成電流，這種情況產(chǎn)生的電流有時(shí)稱為感生電流。
b．兩種表述的統(tǒng)一
兩種表述可統(tǒng)一為穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。
③產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件
不論用什么方法，只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產(chǎn)生。 條件：a．閉合電路；b．一部分導(dǎo)體 ； c．做切割磁感線運(yùn)動(dòng)
五．在生活中的應(yīng)用
①動(dòng)圈式話筒
在劇場(chǎng)里，為了使觀眾能聽(tīng)清演員的聲音，常常需要把聲音放大，放大聲音的裝
話筒的工作原理-----電磁感應(yīng)
置主要包括話筒，擴(kuò)音器和揚(yáng)聲器三部分。話筒是把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。圖2是動(dòng)圈式話筒構(gòu)造原理圖，它是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的，當(dāng)聲波使金屬膜片振動(dòng)時(shí)，連接在膜片上的線圈（叫做音圈）隨著一起振動(dòng)，音圈在永久磁鐵的磁場(chǎng)里振動(dòng)，其中就產(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號(hào)），感應(yīng)電流的大小和方向都變化，變化的振幅和頻率由聲波決定，這個(gè)信號(hào)電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器，從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音。
②磁帶錄音機(jī)
磁帶錄音機(jī)主要由機(jī)內(nèi)話筒、磁帶、錄放磁頭、放大電路、揚(yáng)聲器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成，是錄音機(jī)的錄、放原理示意圖。錄音時(shí)，聲音使話筒中產(chǎn)生隨聲音而變化的感應(yīng)電流
——音頻電流，音頻電流經(jīng)放大電路放大后，進(jìn)入錄音磁頭的線圈中，在磁頭的縫隙處產(chǎn)生隨音頻電流變化的磁場(chǎng)。磁帶緊貼著磁頭縫隙移動(dòng)，磁帶上的磁粉層被磁化，在磁帶上就記錄下聲音的磁信號(hào)。
放音是錄音的逆過(guò)程，放音時(shí)，磁帶緊貼著放音磁頭的縫隙通過(guò)，磁帶上變化的磁場(chǎng)使放音磁頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的變化跟記錄下的磁信號(hào)相同，所以線圈中產(chǎn)生的是音頻電流，這個(gè)電流經(jīng)放大電路放大后，送到揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器把音頻電流還原成聲音。
在錄音機(jī)里，錄、放兩種功能是合用一個(gè)磁頭完成的，錄音時(shí)磁頭與話筒相連；放音時(shí)磁頭與揚(yáng)聲器相連。
③汽車車速表
汽車駕駛室內(nèi)的車速表是指示汽車行駛速度的儀表。它是利用電磁感應(yīng)原理，使
汽車車速表------電磁感應(yīng)
表盤(pán)上指針的擺角與汽車的行駛速度成正比。車速表主要由驅(qū)動(dòng)軸、磁鐵、速度盤(pán)，彈簧游絲、指針軸、指針組成。其中永久磁鐵與驅(qū)動(dòng)軸相連。在表殼上裝有刻度為公里/小時(shí)的表盤(pán)。
永久磁鐵的磁感線方向如圖1所示。其中一部分磁感線將通過(guò)速度盤(pán)，磁感線在速度盤(pán)上的分布是不均勻的，越接近磁極的地方磁感線數(shù)目越多。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)永久磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則通過(guò)速度盤(pán)上各部分的磁感線將依次變化，順著磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的前方，磁感線的數(shù)目逐漸增加，而后方則逐漸減少。由法拉第電磁感應(yīng)原理知道，通過(guò)導(dǎo)體的磁感線數(shù)目發(fā)生變化時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。又由楞次定律知道，感應(yīng)電流也要產(chǎn)生磁場(chǎng)，其磁感線的方向是阻礙（非阻止）原來(lái)磁場(chǎng)的變化。用楞次定律判斷出，順著磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的前方，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁感線與磁鐵產(chǎn)生的磁感線方向相反，因此它們之間互相排斥；反之后方感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁感線方向與磁鐵產(chǎn)生的磁感線方向相同，因此它們之間相互吸引。由于這種吸引作用，速度盤(pán)被磁鐵帶著轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)軸及指針也隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
④熔煉金屬
交流的磁場(chǎng)在金屬內(nèi)感應(yīng)的渦流能產(chǎn)生熱效應(yīng)，這種加熱方法與用燃料加熱相比有很多優(yōu)點(diǎn)，除課本所述外還有：加熱效率高，達(dá)到50～90%；加熱速度快；用不同頻率的交流可得到不同的加熱深度，這是因?yàn)闇u流在金屬內(nèi)不是均勻分布的，越靠近金屬表面層電流越強(qiáng)，頻率越高這種現(xiàn)象越
利用渦流加熱和熔煉金屬------電磁感應(yīng)
顯著，稱為“趨膚效應(yīng)”。工業(yè)上把感應(yīng)加熱依頻率分為四種：工頻（50赫）；中頻（0.5～8千赫）；超音頻（20～60千赫）；高頻（60～600千赫）。工頻交流直接由配電變壓器提供；中頻交變電流由三相電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)中頻發(fā)電機(jī)或用可控硅逆變器產(chǎn)生；超音頻和高頻交流由大功率電子管振蕩器物理研究性學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用產(chǎn)生。
無(wú)心式感應(yīng)熔爐的用途是熔煉鑄鐵、鋼、合金鋼和銅、鋁等有色金屬。所用交流的頻率要隨坩鍋能容納的金屬質(zhì)量多少來(lái)選擇，以取得最好的效果。例如：5千克的用20千赫，100千克的用2.5千赫，5噸的用1千赫以至50千赫。
感應(yīng)加熱法也廣泛用于鋼件的熱處理，如淬火、回火、表面滲碳等，例如齒輪、軸等只需要將表面淬火提高硬度、增加耐磨性，可以把它放入通有高頻交流的空心線圈中，表面層在幾秒鐘內(nèi)就可上升到淬火需要的高溫，顏色通紅，而其內(nèi)部溫度升高很少，然后用水或其他淬火劑迅速冷卻就可以了，其他的熱處理工藝，可根據(jù)需要的加熱深度選用中頻或工頻等。
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