3.2.4 電磁感應的應用
電磁感應原理是電磁學中最重大的發現之一,它揭示了電、磁現象之間的相互聯系。依據電磁感應原理,人們制造出了發電機,電能的大規模生產成為可能,與此同時,電磁感應現象還廣泛應用在電工、電子技術以及電磁測量等領域,由此,人類社會邁進了電氣化時代。
下面簡要介紹電磁感應原理在生產生活中的應用情況。
(1)磁懸浮列車
在磁懸浮列車的底部安裝超導磁體,在軌道的兩旁則鋪設有一系列的閉合鋁環,當列車運行起來時,由于超導磁體產生的磁場相對于鋁環有運動,根據電磁感應原理,在鋁環內就會產生感應電流,而超導體和感應電流之間會有相互作用,產生向上的排斥力。當排斥力大于列車的自身重力時,列車就會懸浮起來(離地上的軌道平面約1cm左右)。當列車減速時,隨著磁場的減小,相應的排斥力也變小,因此,懸浮列車也要配車輪,但它的車輪像飛機一樣在高速運行時可以及時地收起來。當懸浮列車懸浮起來以后,由于沒有了車輪和它的軌道之間的摩擦力,只需不大的牽引力功率就可以讓列車達到500km/h的速度。與現有的列車相比,磁懸浮列車有高速、安全(無翻車或脫軌危險)、噪聲低(約60dB)和占地小等優點,是理想的交通工具,如圖3-22所示。

圖3-22 磁懸浮列車
(2)動圈式話筒
動圈式話筒是把聲音轉變為電信號的裝置,其工作原理圖如圖3-23所示。當聲波使金屬膜片振動時,連接在膜片上的線圈(叫做音圈)隨著一起振動。音圈在永磁鐵的磁場里振動,其中就產生感應電流(電信號)。感應電流的大小和方向都變化,振幅和頻率的變化由聲波決定。這個信號電流經擴音器放大后傳給揚聲器,從揚聲器中就發出放大的聲音。

圖3-23 動圈式話筒工作原理圖
(3)磁卡
磁卡是在PVC材料表面附加上磁條,它的基本原理與錄音機的磁帶一樣,是利用磁化來改變磁條磁性的強弱,從而記錄和修改信息的。讀卡時,當磁卡以一定的速度通過裝有線圈的工作磁頭時,線圈會切割磁卡外部的磁感線,在線圈中產生感應電流,從而傳輸了被記錄的信號。它的應用非常廣泛,如:銀行卡、公交IC卡。
(4)電磁爐
電磁爐是利用電磁感應加熱原理制成的電烹飪器具。使用時,線圈中通入交變電流,線圈周圍便產生一交變磁場,交變磁場的磁力線大部分通過金屬鍋體,在鍋底中產生大量渦流,從而產生烹飪所需的熱,如圖3-24所示。在加熱過程中沒有明火,因此安全、衛生。

圖3-24 電磁爐工作原理圖
電磁爐產生的交變磁場,不但會產生渦流熱效應,而且會促使金屬鍋體的分子運動并互相碰撞,造成分子間的摩擦生熱,這兩種熱效應是直接發生在鍋體本身,其熱能的損耗很小。由于電磁爐的熱源來自于鍋具底部而不是電磁爐本身發熱傳導給鍋具,所以電磁爐的熱效率可達80%,約比煤氣灶高1倍,而且加熱均勻,烹調迅速,節省電能。