高中物理电磁学知识在生活中的应用分析论文

2024-01-29 10:34:57 来源: 作者:liyuan
摘要:随着新课程改革的深入,对教学提出了更高的要求,强调要从培养学生的学习兴趣入手,不断提高运用知识解决生活实际问题的能力,不断提高相关知识在生活中的实际应用.因此,笔者将在本文中从介绍物理电磁学在高中的相关概况入手,讨论电磁学在我们生活中的实际应用,供相关研究者参考.
摘要:随着新课程改革的深入,对教学提出了更高的要求,强调要从培养学生的学习兴趣入手,不断提高运用知识解决生活实际问题的能力,不断提高相关知识在生活中的实际应用.因此,笔者将在本文中从介绍物理电磁学在高中的相关概况入手,讨论电磁学在我们生活中的实际应用,供相关研究者参考.
关键词:高中物理;电磁学;生活化
高中物理学习需要学生有一定的思维逻辑,不断提高抽象理论知识具体化、物化的能力,在学习相关知识时,要充分理论联系实际,为了加深我们对物理知识的理解,电磁学作为高中物理课程中的一项重要内容,在电气工程和无线电电子学领域有着重要的理论基础,与生产和日常生活息息相关,所以基于电磁学的相关理论知识,我们必须学会使用电磁学.
1电磁学的相关概述
1.1电磁学概念
如今的电磁学已经从电学和磁学这两门原本独立的学科逐渐融合为物理学的一个重要分支,主要内容包括电荷和电流产生的电场以及磁场定律.
1.2电磁感应和电路
在电磁学中,电和磁经常相互作用.发生电磁感应的电路,如果与电容器相连,则可以对其进行充能;如果连接到电阻等电器上,就可以向电器提取能量并形成电流.由此得出,电磁感应和电路之间有着密切的关系.
1.3研究意义
现在,电磁已广泛应用于我们的日常生活中,如各种电器的使用.一方面改善了我们的生活条件,提高了我们的生活水平;另一方面使我们的工作更加便捷.将电磁学与信息技术的结合更是最大程度上促进了中国经济的发展.
2高中物理电磁学在生活中的实际运用
2.1电磁感应原理在变压器中的应用
日常生活中使用的交流电压大多为220 V/50Hz.然而,由于实际能源需求的不同,在某些场合需要调节交流电压,这就需要高中物理的电磁感应原理,交流电压调节需要互感线圈和铁芯,铁芯的作用是确保线圈中的最大磁流量,从而提高加工效率,减少使用的线圈数量.
如图1所示,U1端为电压输入端,U2端为电压输出端,交流电产生的变化磁场在铁芯的引导下经过感应线圈形成感应电动势.变压器可以实现交流电压的增减,因此变压器在生活中有着广泛的实际应用.此外,根据变压器线圈之间的电磁感应原理,可以发现感应线圈具有制动电流和电力快速变化的能力.通过添加线圈可以实现自我保护,这就是我们经常遇到的电感器.
2.2电磁感应原理在磁悬浮列车中的应用
悬浮磁浮列车在轨道上运行的基本原理是“同性相斥,异性相吸”的电磁原理.磁铁和重力的对抗可以使列车停在轨道上,然后借助直线发动机推动列车前进.从磁浮列车的具体应用到高中物理电磁学知识,基于磁铁性排斥原理的磁悬浮列车,电磁运行系统与车辆中的超导电磁系统之间存在一定的关系.磁浮列车的超导电磁铁与轨道线圈形成的磁场之间可能产生排斥力,磁铁安装在磁浮列车车体底部和两侧反向转向的顶部.该转向列车的形状为T形.反应板和感应钢板安装在轨道上方和延伸臂下方.电磁电流的作用是将车体与列车行驶的距离保持在10~15 mm范围内.列车在轨道引导面上运行,以保持驱动钢板的吸引力与车体自身重力之间的平衡.空气阻力是磁浮列车运行过程中的主要阻力,磁浮列车的速度高于普通列车{2}.
2.3电磁感应原理在地球磁场中的应用
众所周知,地球上有一个非常大的磁场,人类赖以生存,可以简单地称为“地磁”.从宏观的角度来看我们可以简单地理解为在地核中放置一条形磁铁,而南部的地理极点就是电磁的“北极”.研究表明,两者之间存在固定的偏转角度.科学家对这一现象提出了许多假设,但到目前为止还没有完全的结论.地球磁场对人类、动植物和自然环境有着非常重要的影响,首先,生物学研究发现,地磁实际上可以提高细胞膜的通透性,并对生活节奏快、呼吸心率有问题的人类产生影响.此外,通过地磁场的作用,可以促进骨细胞开放通道,从而增加钙离子浓度,促进骨生长.其次,地磁是地球上所有生命的保护伞,没有它所有生物都将直接暴露于宇宙空间,承受大量有害射线,一些生命将被消灭.此外,太阳活动相对频繁,它们产生的高能粒子将对生物体和基于磁电的各种生产活动产生重大影响,比如指南针就是根据地球磁场的作用而发明的,它广泛应用于航海中,即使在GPS定位技术更加成熟的今天,它仍然占有一席之地.
2.4电磁感应原理在无线充电技术中的应用
无线充电技术是指应用电磁感应原理,在电源和设备之间建立感应磁场,从而在充电结束时产生感应电力,达到充电目的.无线充电技术可以取消电源与充电设备之间的电缆连接,大大方便了设备的使用.随着无线充电技术的发展,它已经应用于手机、平板电脑等小型智能设备中,而大型电动汽车也可以使用无线充电技术.随着无线充电距离的不断增加,无线充电的基本原理主要由两部分组成,一部分是电磁感应,另一部分是感应电机力.当连续电流传输到能量传输线圈时,能量传输线圈和接收线圈中将产生磁场.在接收结束时,磁场切割场通过闭合电路在磁场中移动,以产生感应电力.感应电力将电子推入闭合电路以形成电流.根据这一原理,当能量传输线圈的磁场持续变化时,能量传输线圈和接收线圈之间的磁场将发生变化,确定接收线圈中电流的连续变化,从而改变接收电路的电流,提供不同功率的电势,然后将这部分电流整合为直流电,对设备进行充电,见图2.
2.5高中物理电磁学在漏电保护器中的应用
随着科学技术的发展,在人们的日常生活中往往会应用到多种电器设备,而且电器设备的种类、数量的增加往往会增加用电负荷,电器设备的电路设计也更为复杂,使得电器设备在给人们带来极大的便利的同时,用电安全隐患也被越来越多的人所认识到,各种用电安全事故频发,导致用电安全已经发展成现代人们最关注的安全问题之一.为了有效避免或减少因漏电问题而引发的用电安全事故,最大限度地保证个人以及企业生产用电安全,通常会采用电磁感应保护器,通过电磁感应保护器的应用,能够有效避免因电流突然增大而造成的危险.漏电保护器的工作原理是当检测到电路中电流急剧增大时,电磁铁的磁性也会随之增加,通过磁性使得衔铁被吸附并与脱扣器的弹性开关脱离,进而起到对整个电路的保护作用.为了增加电路安全性能,在发生漏电保护的情况后,往往需要通过人工参与调整才能恢复正常供电.将电磁学应用于漏电保护器中能够明显提高供电质量,而且此种漏电保护器与熔断时漏电保护器相比更加安全,因为电磁学漏电保护器能够敏锐地察觉电流变化情况,并能够及时采取断电措施,具有更高的安全性能.
2.6高中物理电磁学在电视显像管中的应用
传统的电视机显示屏画面的产生主要是通过显像管来控制电子飞行路径的,而控制电子路径的过程所使用的就是高中物理电磁学知识.在其工作过程中,由灯丝产生高压,并向显像管发射电子,这些电子经过多级加速后,使其能够维持恒定的速度,与此同时,通过垂直偏转线圈与水平偏转线圈来控制电子的垂直或水平运动状态.在设计过程中,线圈与屏幕的距离是固定不变的,通过将线圈到屏幕的距离值与其他数值进行计算便可以得出相关的参数,例如加速级电压、偏转线圈电压等.而在观看电视过程中,难免会出现电视画面发生偏移的情况,解决此种问题的方式通常是调节电视机旋钮,通过旋钮控制画面的移动方向,实际上,这个过程的原理就是通过调整电位器的阻值来变更垂直或水平偏移线圈的电压,进而对电视画面进行调整.
2.7高中物理电磁学在电磁炉中的应用
电磁炉是使用最为广泛的厨房用品之一,具有使用便捷、加热速度快等优势,而且电磁炉加热方式较其他加热方式更为安全.电磁炉的底部通常由多道涡流线圈组成,在接通电源后,对其频率进行调整,此时便可以在线圈中产生相应的磁场,磁场是进行不断交替变化的,而当电磁炉表面放置铁质厨具时,就会形成较大的涡流,也就是因电磁感应加热原理而产生热量.在电磁炉使用过程中,往往需要不同的加热效果,这就可以调整涡流线圈中的电流强度以及其变化频率.电磁炉加热方式不仅安全性能较高,而且更加节能环保.而在电磁炉使用过程中,为了保证安全性能,也有相应的注意事项.首先便是要保证电源线能够满足使用需求,而且为了保证安全,尽量安装保险盒,保险盒能够有效避免因电磁炉功率过大而发生安全事故;其次,与电磁炉配合使用的锅具需要符合相关质量标准,而且需要保证锅具置于电磁炉中心位置;最后,需要保证电磁炉放置位置的平整度,避免因倾斜而发生安全事故.
2.8高中物理电磁学在医疗领域的应用
现阶段,医疗领域经常会通过核磁共振来辅助诊疗,通过核磁共振技术所产生的影像能够清晰呈现出患者的各个器官病变情况,而且能够精确判断患者的患病位置.而核磁共振的应用也是依赖于电磁学知识,通过外磁场的作用来促进原子核的自旋运动.与此同时,核磁共振还应用于辅助医疗筛查,能够通过短时间的扫描获取较清晰的影像资料,并得出相应的参数信息,便于医护人员对患者病情进行更加准确的分析,制定有效的诊疗方案.而且核磁共振技术是通过磁场成像的原理,并不包含放射性物质,对人体通常是没有伤害的.只是在进行核磁共振检查时,要求患者不能佩戴金属等物质的饰品,因为这类物品会干扰外加磁场,从而影响检测结果的准确性.另外,为了保证人体安全,一般如果体内植入异物的人群以及孕妇初期都不建议进行此项检查,例如体内含有心脏起搏器或支架的人群.
电磁学是高中物理的重要组成部分,高中物理知识与人们的现实生活有着密切的关系,磁悬浮列车、感应炉、微波炉等都是高中物理知识应用于现实生活的产物.学习电磁学的有关内容可能会遇到许多困难,但只要我们不断努力把知识点与现实生活结合起来,把抽象的电磁学知识具体化,充分认识电磁学在发展中的作用,我们就可以不断提高我们的学习能力.
参考文献:
[1]黄志洵.金属电磁学理论的若干问题[J].中国传媒大学学报(自然科学版),2011(1):23.
[2]董玉祥,高顺军.电磁学研究现状及应用[J].廊坊师专学报,1995(15):25.
