电磁感应的概念及科学原理思维导图

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2023-04-04

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电磁感应的概念及科学原理

电磁感应

科学

原理

电磁感应在很多地方都有使用，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，放大声音的装电磁感应置主要包括话筒，扩音器和扬声器三部分。

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思维导图大纲

电磁感应的概念

电磁感应(Electromagnetic induction) 现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流(感生电流) 迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人，虽然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能对此有所预见。

电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明，电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。

若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，单位Wb(韦伯) ，Δt为发生变化所用时间，单位为s.ε 为产生的感应电动势，单位为V( 伏特，简称伏)。电磁感应俗称磁生电，多应用于发电机。

电磁感应科学原理

电磁感应的本质可以追塑到麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场在周围空间产生电场，当导体处在此电场中时，导体中的自由电子在电场力作用下作定向移动而产生电流即感应电流;如果不是闭合回路，则导体中自由电子的定向移动使断开处两端积累正、负电荷而产生电势差----感应电动势。

电磁感应现象在生活中的实际应用

电磁感应原理用于很多设备和系统，其中包括感应马达;发电机;变压器;充电池的无接触充电;感应铁架的电炉;感应焊接;电感器;电磁成型(电磁铸造,eletromagnetic forming);磁场计;电磁感应灯;中频炉;电动式传感器;电磁炉;磁悬浮列车，以以下两个应用为例具体说明。

电磁感应式震动电缆报警器：

在电磁感应式电缆的聚乙烯护套内，其上、下两部分空间有两块近于半弧形充有永久磁性的韧性磁性材料。它们被中间两根固定绝缘导线支撑着分离开来。两边的空隙正好是两个磁性材料建立起来的永久磁场，空隙中的活动导线是裸体导体，当此电缆受到外力的作用而产生震动时，导线就会在空隙中切割磁力线，由电磁感应产生电信号。此信号由处理器(又称接口盒)进行选频、放大后将300—3000Hz的音频信号通过传输电缆送到控制器。当此信号超过一定的阈值时，便立刻触发报警电路报警，并通过音频系统监听电缆受到震动时的声响。

麦克风：

动圈麦克风的工作原理是以人声通过空气使震膜震动，然后在震膜上的线圈绕组和环绕在动圈麦头的磁铁形成磁力场切割，形成微弱的电流。驻极体麦克风的工作原理是以人声通过空气使震膜震动，从而然后上震膜和下金属铁片的距离产生变化，使其电容改变，形成电流阻抗。而声卡的MICIN是对阻抗性的信号进行放大，也就是说是驻极体话筒用的 LINE-IN是对微弱电流进行放大，换句话来说是针对于动圈式麦克或前置放大电路的输出信号加以放大。

什么是电磁感应现象

1820年，丹麦著名物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，揭开了研究电磁本质联系的序幕，他的这个重大发现很快便传遍了欧洲，并被许多物理学家所证实。因此，人们确信电流能够产生磁场。但反过来，磁能产生电吗?许多物理学家很自然地提出了这个相反的问题，并开始对这个问题进行艰苦的探索。

其中，最有成效的是英国物理学家法拉第。从1821年到1831年，法拉第整整耗费了10年时间，从设想到实验，漫长的岁月，失败的痛苦，生活的艰辛，法拉第饱尝了各种辛酸，经过无数次反复的研究实验，终于发现了电磁感应现象，于1831年秋季的一天确定了电磁感应的基本定律，取得了磁感应生电的重大突破。

电磁感应的能量转化

电磁感应的能量转化是导体切割磁感线或闭合回路中磁通量发生变化，在回路中产生感应电流，机械能或其他形式能量便转化为电能，具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或电阻的内能。因此，电磁感应过程总是伴随着能量转化，用能量转化观点研究电磁感应问题常是导体的稳定运动(匀速直线运动或匀速转动)，对应的受力特点是合外力为零。

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