电磁感应现象的应用

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  电磁感应现象的应用有很多,生活中有很多东西都是利用电磁感应原理制成的。
  
  一、磁悬浮列车
  
  磁悬浮列车,在其悬浮系统上、推进系统上、导向系统上都要应用电磁感应原理。要想使沉重的列车悬浮起来,利用超导技术的帮助才能实现。超导磁悬浮列车的概念最先是由美国人提出,其基本原理是:在列车的底部安装超导磁体,在轨道的两旁则铺设有一系列的闭合铝环,当列车运行起来时,由于超导磁体产生的磁场相对于铝环有运动,根据电磁感应原理,在铝环内就会产生感应电流,而超导体和感应电流之间会有相互作用,产生向上的排斥力。当排斥力大于列车的自身重力时,列车就会悬浮起来(离地上的轨道平面约1cm左右)。当然,当列车减速时,随着磁场的减小,相应的排斥力也变小,因此,悬浮列车也要配车轮,但它的车轮象飞机一样在高速运行时可以及时地收起来。当悬浮列车悬浮起来以后,由于没有了车轮和它的轨道之间的摩擦力,只需不大的牵引力功率(几千千瓦)就可以让列车达到500km/h的速度。(只需克服空气的阻力,而且噪音小,运行平稳)。与现有的列车相比,磁悬浮列车有高速、安全(无翻车或脱轨危险)、噪音低(约60dB)和占地小等优点,是理想的交通工具。
  


  
  二、话筒
  
  在剧场里,为了使观众能听清演员的声音,常常需要把声音放大,放大声音的装置主要包括话筒,扩音器和扬声器三部分。
  


  话筒是将声音转变为电信号的装置。图(三)是动圈式话筒的构造原理图,它是利用电磁感应现象制成的。当声波使金属膜片振动时,连接在膜片上的线圈(叫做音圈)随着一起振动。音圈在永磁铁的磁场里振动,其中就产生感应电流(电信号)。感应电流的大小和方向都变化,振幅和频率的变化由声波决定。这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器,从扬声器中就发出放大的声音。
  


  
  三、磁帶录音机
  
  磁带录音机主要由机内话筒、磁带、录放磁头、放大电路、扬声器、传动机构等部分组成。图(四)为录音机的录、放原理示意图。
  录音时,声音使话筒中产生随声音而变化的感应电流—音频电流。音频电流经放大电路放大后,进入录音磁头的线圈中,在磁头的缝隙处产生随音频电流变化的磁场。磁带紧贴着磁头的缝隙移动,磁带上的磁粉层被磁化,在磁带上就记录下声音的磁信号。
  放音是录音的逆过程。放音时,磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过,磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流,感应电流的变化跟记录下的磁信号相同,所以线圈中产生的是音频电流。这个电流经放大电路放大后,送到扬声器,扬声器把音频电流还原成声音。
  在录音机里,录放两种功能是合用一个磁头完成的,录音时磁头与话筒相连;放音时磁头与扬声器相连。
  


  
  四、磁卡
  
  磁卡是在PVC材料表面附加上磁条,它的基本原理与磁带一样,是利用磁化来改变磁条磁性的强弱,从而记录和修改信息的。读卡时,当磁卡以一定的速度通过装有线圈的工作磁头时,线圈会切割磁卡外部的磁感线,在线圈中产生感应电流,从而传输了被记录的信号。它的应用非常广泛,如:银行卡。
  
  五、电磁炉
  
  电磁炉是现代家庭烹饪食物的一种新型灶具。电磁炉是利用电磁感应引起涡流加热的原理工作的,它主要是由感应加热线圈、灶台板和烹饪锅等组成,如:图五。
  


  电磁炉的台面下布满了线圈,当通上了高频交流电时,在台板与铁锅之间产生交变磁场,磁感线穿过锅体,产生感应电流—涡流。这种感应电流在金属锅体中产生热效应,从而达到加热和烹饪食物的目的。
  电磁炉产生的交变磁场,不但会产生涡流热效应,而且会促使金属锅体的分子运动并互相碰撞,造成分子间的摩擦生热,这两种热效应是直接发生在锅体本身,其热能的损耗很小,所以电磁炉的热效率可达80%,约比煤气灶高一倍,而且加热均匀,烹调迅速,节省电能。
  电磁感应现象在生活中很常见,只要同学们仔细观察,就一定能够发现更多的与电磁感应现象有关的应用。
  
  (作者单位:551400贵州省清镇市第一中学)
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