电磁感应原理范例6篇

前言:中文期刊网精心挑选了电磁感应原理范文供你参考和学习,希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感,欢迎阅读。

电磁感应原理

电磁感应原理范文1

题目:如图1所示,光滑金属导轨M、N固定在水平面上,两根导体棒P、Q平行放于导轨形成一闭合回路,条形磁铁从高处下落接近回路时,关于两金属棒的运动情况描述正确的是( ).

A.如果下端是N极,两棒向外运动,如果下端是S极,两棒相向靠近

B.如果下端是S极,两棒向外运动,如果下端是N极,两棒相向靠近

C.不管下端是何极性,两棒均向外相互远离

D.不管下端是何极性,两棒均相互靠近

答案为D.

错解1:如图2-1所示,根据楞次定律,磁铁从图示位置向下靠近导轨的运动中,回路的磁通量的增加.由Φ=BS可知,回路面积S的相应变化应该是阻碍磁通量的增加,所以不管磁铁下端是何极性,两棒均相互靠近,通过回路面积S的减小来阻碍回路磁通量的增加.

错解2:忽略金属棒内反向电流之间的相互排斥力,无论磁铁下端为何极,如图2-2和2-3所示,根据楞次定律都可以判断出回路中感应电流的方向.由左手定则可知P、Q边所受安培力的方向斜向下,指向回路的内侧,两棒将互相靠拢.

错解探究:错解1的方法虽然简洁,但是原题中并没有标明磁铁产生的磁场穿过回路时的具体情况.磁铁从图示位置开始向下靠近导轨的运动中,穿过回路中的磁场方向有可能都向下(如图2-1所示),也有可能磁感线多数向下,有一部分反向向上,穿过回路的合磁场方向向下(如图3-1所示).这样导致回路面积S的减小和增加都能够阻碍磁通量的增加.

错解2的方法虽然比较烦琐,但是针对磁铁下端不同极性时产生的磁场方向,根据楞次定律和左手定则,通过明确磁场对金属棒施加安培力的方向,来判断出金属棒的靠近与远离.如图2-2、2-3、3-2和3-3所示,无论磁铁下端是何极性,当磁铁从图示位置向下开始靠近导轨时,两棒所在处的磁场对两棒施加安培力的方向有可能向下指向回路内侧或外侧,所以两棒既可能靠近也可能远离.

正确解法1:根据楞次定律,磁铁从图示位置开始向下靠近导轨的运动中,如图2-1所示,当穿过回路中的磁场方向都向下时,回路面积S的减小能够阻碍磁通量的增加,即两棒相互靠近.如图3-1所示,当磁铁产生的磁场向下穿入回路的同时又有一部分反向向上穿回,向下和向上的磁场在回路中相互抵消,使得穿过回路的合磁力方向向下.随着回路面积S的增加,回路中反向向上穿回起到抵消效果的磁感线增多,同样阻碍了穿过回路的磁通量的增加,即两棒相互远离.

正确解法2:忽略金属棒内反向电流之间的相互排斥力,当磁铁从图示位置向下开始靠近导轨时,无论磁铁下端为何极性,如图2-2和2-3所示,根据楞次定律可以判断出回路中感应电流的方向.由左手定则可知P、Q边所受安培力的方向斜向下,指向回路的内侧,使得两棒将互相靠拢.同理如图3-2和3-3所示,两棒所在处的磁场施加的安培力方向斜向下,指向回路的外侧.在安培力的作用下两棒将互相远离.

另外,此题常见的一种变化是将水平光滑的导轨和两棒组成的回路,换成一个水平放置光滑的金属圆环,圆柱形磁铁的轴线与环面的中轴线重合.如图4-1、4-2所示,有可能出现磁铁竖直向下靠近导轨运动的初始时刻,金属环所在处的磁感线与回路恰好相切.由楞次定律和左手定则可知,此时由于电流和磁场方向垂直,回路所受安培力的方向垂直回路的水平面竖直向下.当二者靠近后电流所在处的磁场方向变成斜向上并指向外侧,如图3-2,回路有扩张的趋势.或者如图4-3所示回路在安培力的作用下有收缩的趋势.

总之,如果不确定磁铁在回路周围产生的磁场方向,此类型题的最终结论是:不管下端是何极性,两棒既有可能相互靠近,又有可能相互远离,则原题无正确答案.正由于磁铁周围的磁感线过于复杂,针对此问题更多的考查只是限定到能判断出感应电流的方向就可以,或者如图4所示,研究磁单极穿过回路时的情况,排除因反向穿回的磁感线位置的不确定导致的干扰.

电磁感应原理范文2

关键词:电磁感应加热 温度控制 模糊算法

中图分类号:TQ320.52 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)10(a)-0050-02

1 电磁感应加热技术的应用

现在社会需求的增长,电磁感应加热技术越来越广泛地运用到各行各业中。大致可以归类为以下几个领域:第一,食品、医疗、化工、塑机械加热、木材、建筑等节能改造方面都有用,在这些方面使用电磁感应加热代替了传统的电阻加热;第二,机械行业,电磁感应加热中的高频电磁加热可以应用于金属表面的热处理,也可以用于器件在加工前的透热,这种方法与传统的方法相比有很大的优势;第三,纺织印染方面,印染时的原料需要加热,利用电磁感应加热,加热速度快了,就使得原料的利用率提高了,同时可以适应不同燃料的不同温度要求;第四,轻工行业,在轻工行业用于食品或者塑料产品的封口,这种方式的加热大大加大了生产效率,还可以节省生产空间。

电磁感应加热技术的应用,可以提高生产产品的速度同时也能降低生产成本,也提升了设备制造行业的生产水平,在传统行业中越来越广泛地被接受和使用。

2 电磁感应加热的原理

电磁感应技术就是我们通常所说的IH技术,它建立的基础就是法拉第感应定律。电磁感应的加热原理就是利用高频的交变电流在通过线圈时产生磁场,这种交变的磁场在通过金属工件时产生涡流,产生涡流的条件就是金属工件需要是加热后的件,金属的电阻相对较小,这样较低的电动势就可以产生很强的涡电流,这样就在金属件内部产生了很大的焦耳热,这样金属件的温度自己就升高了,完成了一个自发热的过程,这个自发热的速度非常快。电磁感应加热利用的就是电流的做功,将电能转化为被加热体本身的内能,使被加热件的温度升高,从而达到加热的目的。

3 传统加热与电磁感应加热的对比

3.1 传统的加热

用加热注射剂来举例传统加热存在的弊端,传统的注射剂加热一般采用电阻的方式进行加热,电阻加热存在的缺点如下:第一,工作环境恶劣,传统加热利用的是电阻加热,在加热过程中向环境中散发大量的热量,使得操作环境温度升高,尤其在夏季的加热时,现场的工作环境是非常恶劣的,工人需要降温,降温过程又造成了能源的浪费,加大了成本;第二,加热效率低,加热过程中热损大,电阻加热时都是电阻丝绕制成的电阻,这样的电阻外部也散热,造成了热能的损失,在传导的过程中由于过程繁琐,也损耗掉了很大的热量,经过统计只有25%左右的热能得到了利用,热能的效率很低;第三,电阻的使用时间短,电阻发热Φ缱璧乃鸷暮艽螅绕制的电阻线长时间加热很容易发生断裂,这样增加了工人的工作量,需要定时地对电阻进行检查和维护,维修和更换的费用都很大,加热的产品可能由于没有完成固定温度,报废率也增大了,所以各方面的费用都将增大。

3.2 电磁感应加热

第一,与传统的加热方法相比,电磁感应加热是自发热的现象,不会对环境造成很大的影响,工人的工作环境也得到了很大程度的改善,也减少了为环境降温的费用;第二,电磁感应的热损耗小,节能效果好,电磁感应发热过程感应线圈与被加热的金属件之间是没有直接接触的,能量的传递是通过电磁感应进行传递的,在传导的过程中减少了很多热能的损耗,效率提高很多,可以达到85%左右,比传统的加热提高了很多;第三,金属件温度提升速度快,金属件的电阻小,所以较小的电动势就能产生较强的涡电流,焦耳热产生得也多,热量散失得少,所以金属件升温很快;与传统的电阻加热相比,使用寿命增长了,电磁感应的加热工具是特制的线圈和半导体的器件,线圈在工作时的温度并不像电阻丝产生那么高的温度,使用寿命大大提高了。电磁感应加热的加热效率高,所以产品的产量也高,所以无论从损耗还是生产效率上都得到了提高。

综上所述,电磁感应加热具有的优势是非常明显的,加热速度比其他任何的媒介加热速度都快,而且在加热时损耗较小,加热时间较短,启动方便,热能的损耗较小,不用时,也可以切断供电电源,没有任何多余的损耗,电能的利用率又高,是新时期加热的最好选择。

4 电磁感应加热技术的实现

4.1 电磁感应加热系统的组成

电磁加热系统主要由电磁加热控制板和加热线圈两部分组成。加热输出接触器的输出端经过电磁加热控制板将交流电进行整流、滤波、逆变成高频的交流电,再通过链接线圈加到电磁的加热线圈上,高频的交流电通过保温材料作用于被加热体上,从而达到被加热体的自发热过程。还可以用另外一种方式,将电源直接输入到电磁加热控制板,加热输出接触器直接通过电磁加热控制器的方式直接控制电磁加热控制板的工作状态。

4.2 对输出功率的控制

对于电磁感应加热输出功率的控制有很多种方法,其中感应电源有两种控制方法:即负载串联谐振型和负载并联谐振型,串联谐振感应加热电源较并联的有很多优势,比如:启动时比较迅速、可以使用体积相对较小的电感和整流,可以使用不空整流等。加热过程有特定需要达到的目的,所以感应加热电源需要控制输出功率,使功率保持到一个可调节的范围内。串联谐振电源的调功方式有两大类:直流侧调压调功和逆变侧调功,其中直流侧调压调功中又包括两种方式:是采用晶闸管全控整流;另一种是不控整流后用斩波器进行调压。逆变侧调功的方法就比较多,比如:通过脉冲宽度调节、通过电压调节、通过脉冲频率调节、通过脉冲密度调节、通过移相调节、通过改变功率因素调节以及以上各种方法的综合调节法等。通过这些方法的调节都可以达到调节温度的目的。在加热一个物体,整个过程可能需要不同的温度,所以要求在不同的阶段保证不同的温度。现在用调节脉冲密度调功法调节温度的方法是使用较多的一种,这种方法可以直接完成对输出电源的电流幅值进行控制,通过实验既定的模型,通过建立在某一特定电流幅值的基础上,建立T=f(t)即温度与时间的函数关系,实现温度的分段控制,以达到各时间段不同温度的要求。

4.3 温度控制的算法

目前使用较多的一种算法就是模糊控制算法,这种算法具有大惯性、非线性、有滞后、相邻段有较强偶合等特点,这种算法可以模拟人脑进行思维、判断以及推理的过程,可以将人的经验等用语言的方式表达出来,再通过计算机的处理,完成输入和输出的建模过程,是一个智能化的实现过程。模糊算法的数据库录入的是专家的语言信息,并在使用时将这种语言转化为控制策略,可以解决实际使用过程中的各种问题,有些复杂的数据模型需要建立精确的数学模型,这种算法可以解决这些复杂的建模过程。这种方法很好地完成了推理系统与控制系统间以及模糊数据和精确数据的转化问题。温度的控制就是一个不确定的数据模型,通过电磁感应的输出功率和模糊算法的结合就可以完成温度的精确控制,控制精度可以上下不相差1 ℃。

5 结语

传统的加热方式通常是利用电热圈来加热,通过接触传导,实现被加热体的加热过程。但是这个过程有大量的热量是散发到空气中的,热量的利用率较低,而且工作环境也非常恶劣,加热过程的温度也是没法实时控制的。而电磁感应加热的方式实现了节能、加热效率和升温速度快等各方面传统加热方式满足不了的优点。电磁感应在输出的过程可以通过控制功率的方法同模糊算法相结合实现温度的准确可控性。这也满足了现代社会高效、节能、环保等各方面的要求,所以电磁感应加热方式在各行各业都将替代传统的电阻丝加热方式。

参考文献

[1] 徐强.回转支承滚道无软带感应加热数值模拟及淬火研究[D].合肥工业大学,2015.

[2] 杨伟福,曹广忠,邱洪.电磁感应加热系统负载感应器研究[J].机电工程技术,2015(7):81-85.

[3] 张雪彪,陈诚,刘玉君.钢板移动式感应加热的多场耦合数值分析[J].哈尔滨工程大学学报,2015(4):473-478.

[4] 张毅静.预应力钢丝感应加热电磁能量转换研究[D].河北工业大学,2012.

电磁感应原理范文3

关键词:测量技术;电磁感应;

1.测量工作的重要性

21世纪以来,随着经济的不断发展和科技的不断创新,我国的工业生产能力也大大加强。在我国这样一个综合国力增强的大背景下,各行各业如房地产企业等对土地资源的需求量也剧烈增大。因此,我们应该对土地信息进行科学合理地测量,以缓解土地资源日益稀缺的问题。这就要求相关单位应该在土地测量技术研究开发方面加大投入力度,并对测量工作中的各个环节进行细化和完善。此外,引进国外先进的测量技术,借鉴其测量技巧,对于提升我国土地测量技术的总体水平也是非常重要的。

在土地开发整理工作中,必须通过测量我们才能确定土地的面积等我们所需要的信息。所以,测绘数据是最基础和原始的资料信息,它的精确性是决定决策是否正确的根本。测绘数据是否准确与工程项目概(预)算的准确息相关,进而会对项目决策或投资等问题产生重大影响。

2.国内传统土地测量技术

我国最早的土地测量方法是使用钢尺与比例尺结合,该方法原理简单,但在实际测量时不能解决较难处理的地形(弧形、折线等)。为了克服因不规则地形造成的测量困难,测量专家开始尝试采用经纬仪,先在支架上固定经纬仪,然后多角度测量各个拐点,最后用钢尺丈量已测量得出的数据从而计算出被测对象的面积。但在实际操作中,这种方法还是比较繁琐,极大的影响工作效率。因此,测量专家引进了能够方便测量不规则地形的全站仪。利用全站仪进行土地测量时不需要固定经纬仪,大大提高了测量效率。

3.电磁感应土地测量技术

3.1测量基本原理

电磁感应设备有具有相距一定距离的两个端子。一是信号发射端子,其动力源为特定频率的交流电。在工作时,信号发射端子首先产生原生磁场,大地深度越深,该磁场的磁场强度越弱。又由于原生磁场随着时间动态变化产生了交流感应电流,进而伴随有次生磁场的产生;二是信号接收端子,它的功能是接收信号发射端子产生的原生磁场次生磁场信息。也正是得益于该技术的特殊工作原理,电磁感应设备在测量大地电导率的时候不用接触大地,也不需要探针,对电缆线的需要也很少,大大缩短了工作时间,提高了工作效率。

3.2电磁感应技术的测量特点

电磁感应技术应用于土地测量工作时主要有以下五个特点:(1)能够非常快速地获取土壤信息。比如若要进行行距30m、间距5m的田间调查,应用电磁感应技术可以调查几百公顷/天,这要比常规的调查方法快100倍以上。(2)测量及时并可重现。利用电磁感应技术能够实时监测地理位置,同时收集与之对应的土壤质量信息,这使得调查资料具有很高的重现性。(3)可获取的信息量大。在进行大量取样土壤调查时,传统的取样调查方法无法保证土壤的原位质量信息,会使调查结果的实用性大大降低。而电磁感应土地测量技术不需要对土壤样品进行大量采集,便能很好的展现原位土壤甚至是特定深度土壤的质量信息。(4)后期投资少。电磁感应土地测量的主要投入是设备购买,几乎不需要后期投资。一是因为设备能长期多次利用,二是因为进行土壤质量调查时,一般2人便能够进行较大规模操作,大大节省了人力和物力。(5)运用专业的分析软件能够得到土壤信息的三维立体分析结果,这可以展示土壤质量的空间分布情况。

3.3电磁感应土地测量技术的应用

目前,电磁感应土地测量技术可测的土壤深度为6m,运用此技术有关科研工作者已经成功测定出了多种土壤系数和性质。运用这些土壤系数或系数,可以判断土壤的盐分状况和分布。另外,土壤水分、质地或者孔隙性能,甚至是地下水位和矿化度等也能够通过电磁感应技术得到,这是我国农业科技领域的重大突破,对促进农业发展意义重大。

4.GPS实时动态土地测量技术

4.1GPS测量系统的组成

(1)接收系统:负责接收卫星信号。基准站和流动站分别要有至少一台GPS接收机,而且如果基准站同时服务多个用户,就要保证基准站的采样率和流动站的一致,所以这个时候基准站的GPS接收机应该是双频的。

(2)数据传输系统:由两部分组成,一是基准站的数据发射装置,二是流动站的数据接收装置。两设备相互结合共同实现实时动态测量。

(3)软件解算系统:以载波相位作为观测量,决定实时动态定位测量的结果是否精确可靠。

4.2GPS在土地测量中的优势

GPS技术的主要测量优势如下:(1)受不良因素(季节、地形、森林覆盖等)的影响小,即使能见度较低或通视困难,依然能准确、快速的进行土地测量作业。(2)定位精度很高,并且监测站与监测站之间不需要通视。即便是在测试区域内没有控制点的情况下,GPS实时动态技术也能蜃既贰⒖焖俣ㄎ徊⒔行测量。(3)操作简便。因为GPS实时动态技术有很强的数据处理能力,所以它能够很方便的跟计算机或其他的测量仪器进行连接,大大增强了通信效率。(4)在GPS实时动态技术的基础上进行土地测量工作,因其定位非常迅速,还减少了作业人员的数量,降低了劳动成本。

4.3GPS实时动态测量的实际应用

如上所述,GPS实时动态土地测量技术具有自动化、高精度的特点,我们只有好好研究和利用该技术,才能使其在土地测量作业中充分体现优势,提高整个土地管理行业的作业水平。在实际应用时,GPS实时动态技术有以下两个方面需要特别说明:(1)地籍细部测量的引入。土地测量过程中都有规定的测量区域,在这些区域内会存在诸如土地的权属或者土地的形状、线状位置等相关测量问题。针对这些问题,地籍细部测量能进行详细测量,也因而成为整个地籍调查工作的关键步骤之一。土地测量管理相关文件对界址点间的间距距离有明确规定。比如,城镇街坊内界址点的距离误差应≤10cm;城镇街坊内部隐蔽界址点与村庄内部界址点的间距应≤15cm。若要提升整个地籍细部测量系统的测量效率,可以将它跟其它测量技术有机的结合起来。(2)外业实施系统也是GPS土地测量系统实际应用中的一部分,它的关键是测量点的选择。通常,在测量站点选址时,GPS土地测量技术采用点位选择,这要求:①为了保证卫星信号的成功接收与传输,每个监测站点周围在高度角15°的范围内不能存在障碍物干扰;②大功率无线设备周围有地磁场,可能会干扰GPS信号,所以测量站点要尽量跟大功率无线电发射源或者高压电线建设的位置向区别开来。

结束语

除了传统的测量方法以外,土地测量技术更需要与时俱进才能跟上土地开发整理的步伐。其中,电磁感应土地测量技术在农业领域的广泛应用,有利于我国农业的快速发展;GPS技术的出现也使得快速、准确的土地测量成为可能,是土地测量工作发展的里程碑。总之,进一步全面研究电磁感应和GPS等先进的土地测量技术,对于推动土地测量乃至整个土地管理行业的快速发展意义重大。

参考文献:

[1]董进福.新时期土地测量工作存在的问题及对策[J].数字化用户,2013(5):111.

[2]刘广明,杨劲松,鞠茂森,聂杰.电磁感应土地测量技术及其在农业领域的应用[J].土壤,2003(1):27-28.

电磁感应原理范文4

笔者在教学过程中发现教材给出的结论不严谨,可推广性不高.笔者认为改变所提的问题,会使其结论更具推广性.下面就笔者的体会进行阐述.

例题在图1中,设运动导线ab长为L,速度为v,匀强磁场的磁感应强度为B,闭合电路总电阻为R,探究为了保持导线做匀速运动,外力做的功W外和感应电流的电功W电的关系.

在问题下面教材对问题进行了详细的解答,并得到“W外=W电”.然后归纳总结得到“在电磁感应中,产生的电能是通过外力克服安培力做功转化而来的,外力做了多少功,就有多少电能产生,而这些电能又通过感应电流做功,转化为其它形式的能量”的结论. 笔者认为,虽然教科书是为了证明“能量守恒在电磁感应中成立”这一结论,但其所得到的结论必须符合例题的情景才能使用,不具有推广性.并且如此布局,容易在以下几个方面的误导读者,导致读者理解困难.

误导一容易得到“电磁感应中,产生的电能都是通过外力克服安培力做功得到的”.

辨析一实际上,电磁感应产生感应电动势有两种方式,即动生电动势与感生电动势两种,这里解释了动生电动势的情景,感生电动势能量的产生并不是由外力克服安培力做功而产生的.

误导二容易得到“外力做了多少功,就克服安培力做了多少功”的结论.

辨析二外力做了多少功,就克服安培力做了多少功的前提是导体做匀速直线运动,否则,从能量守恒与转化角度分析,外力做的功等于克服安培力做的功和动能的变化之和.

误导三容易得到“导体棒产生多少电能,就一定等于内阻消耗的内能”的结论.

辨析三只有在纯电阻时产生多少电能才全部转化为内能.否者导体棒产生的电能一部分转化为内能,另一部分转化为其它形式的能量.

模糊不清的方面:本文未能清楚给出“克服安培力做功等于产生的电能”这个关系.

教材在解答中未明确给出安培力做功的大小与产生的电能相等这一关系式,虽然证明W外=W电中涉及到了这个结论,但并没有明确给出这一个结论.

教材中所得到的结论仅仅是题目情境所得到的,不具有推广性,仅仅是为了给出电磁感应中能量守恒这一个观点,并不具备指导性.建议在原题目的基础上,进行一定的修改,使主线更明确.修改的方法很多,笔者简单尝试了对题目问题进行修改,将题目的单一问题更改为三个问题:

(1)求解产生电能W电与克服安培力W克安的关系?

(2)求解克服安培力W克安与外力W外做功的关系?

(3)求解外力做的功W外和感应电流的电功W电的关系?

电磁感应原理范文5

市场前景

充电设备与电源线说再见的日子也许不远了。无线充电技术走进消费者视线开始于2010年,2011年多家日本厂商率先展示其无线充电技术相关商用设备,并且在2011年下半年开始有一些消费电子厂商将其用于智能手机等便携设备的充电应用,逐渐开始走入大众的世界。根据市场研究机构Marketsand Markets的一份报告,全球无线充电市场将在未来五年内获得井喷式增长,到2017年将形成超过70亿美元的市场,而在2011年这一数字仅仅只有4.57亿美元,年复合增长率预计为57.6%。

随着智能手机以及平板电脑等产品的不断普及,生活中需要对便携设备进行充电的场合也越来越多,市场对无线充电功能的需求也随之不断增加。预计在今后,我们将会迎来一个只需将自己的便携设备放在像一张大桌子似的充电台上的任意位置即可以进行充电的时代。为了实现这一愿望,有些公司已开始了电场耦合式无线充电模块的批量生产,为便携设备无线充电功能的普及做出了贡献。虽然手机充电是一个潜在的巨大市场,但无线充电的市场推广还没有被广泛接受。支持无线充电所带来的硬件成本问题,以及效率低于标准有线充电的问题都需要解决。有线充电的电气触点会产生问题的充电应用场景是无线充电能够真正发挥优势的地方。例如要求设备能够防水,或是在有液体或恶劣气候条件的环境中工作。无线充电使这些设备能够永久密封,并且能通过无线、非接触式的方式充电。

未来的无线充电技术将让所有的移动设备嵌入内置接收器和发射器,这些接收器和发送器被无处不在的部署在公共区域,如咖啡馆、宾馆、机场、快餐店等。消费电子设备是显而易见的目标市场,但医疗和工业便携设备也是能够从无线电源受益的应用细分市场,可实现防水外壳并减少充电端口,这些充电端口经常被使用,由于充电线的重复插入,可引起不必要的故障。

无线充电的整个系统其实并不复杂,基本上包含了两个部分,一个是连接电源的充电端发信器,另一个被充电电子产品上,跟硬币大小差不多的接收器,只要在一定的范围内(跟据不同的技术距离不同),电源能够瞬间自发信器传到对应的接受器,从而实现电能的传输。可以说,对无线充电而言,设备是简单的,充电距离与效率才是技术最核心的环节。

无线充电技术原理

无线充电技术的原理研究可以追溯到19世纪30年代,科学家迈克尔?法拉第首先发现了电磁感应原理,即周围磁场的变化将使电线中产生电流。到了19世纪90年代,爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手,也是后来的科学家尼古拉?特斯拉(Nikola Tesla) 证实了无线传输电波的可能性,并申请了首个专利。目前短距离无线充电存在三种不同的商用技术,电磁感应技术、无线电波技术和电磁共振技术,几种技术各有特点。

近期电磁感应技术首先取得了突破,一些展会上展出的产品均是采用电磁感应原理取得的成功。电磁感应技术,通过初级和次级线圈感应产生电流,从而将能量从传输端转移到接收端,由于电磁感应技术具有技术简单、充电高效,并能够运用于如满布水、沙泥及灰尘的各种恶劣环境中,未来很有可能在几种技术的较量中最先取得成功。电磁感应技术的优点还包括传输的功率可以从几瓦到上百瓦,基本满足了现在大部分消费电子产品特别是智能手机等充电需求最大的市场要求。但是,电磁感应技术也有自己的问题,首先是传输距离很短,必须接触才能实现无线输电;另一方面,无论是线圈和电路之间的屏蔽问题需要对产品设计加以改进,还是充电端要进行智能识别以判断是被充目标还是其他金属以避免误充造成不必要的安全隐患,都是电磁感应技术快速普及面临的最大挑战。

IDT先进用户界面部战略营销总监Eric Itakura相信电磁感应技术背后有很多乐观因素,因为其背后有一个联盟机构(无线电源联盟),迄今为止加入的会员超过100人。代表制造商的会员横跨多个不同的细分市场,包括消费电子、电池、家具、汽车等。拥有广泛的支持和设备之间最重要的互操作性对保证用户体验和承诺可在任何地点充电至关重要。除了支持这种技术的公司众多,其他优势还包括高效率,低成本、工作在非电离kHz频率内,并把磁场控制在非常小的区域里、安全性高。但是其他技术和要求更长距离的应用还有发展空间。

无线电波技术也是发展较为成熟的技术,其基本原理类似于早期使用的矿石收音机。通过一个微型高效接收电路,可以捕捉到从某个指定位置传送过来的无线电波能量,在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。该技术的主要优点是传输距离长,并且可以对不同位置的设备进行同时传送电能。但缺点也很明显,一个是传送功率小,充电速度会比较慢;而且传输的效率也比较低。无线电波技术比较适合的一些小功率或相对较长时间不移动的设备充电,并且非常理想用于物联网的一些未来供电应用。

电磁感应原理范文6

关键词:电磁感应;实验探究;电流

作者简介:文代铭(1968-),男,贵州遵义桐梓县人,大学文化,中学高级教师,研究方向初中物理教育教学研究.

1 教材分析

1.1 作用和地位

本内容是沪科版义务教育教科书《物理》九年级(全一册)第十八章第二节,在电生磁的基础上,进一步学习磁生电的知识,具有承前启后的作用,是揭示电磁规律,完善电磁体系的重要内容,教材的设计意图是渗透自然现象相互联系的思想,进一步运用“转换法”学习物理知识,以实验为基础,探究感应电流的a生及特点,提高学生的科学素养和探究能力.

1.2 学情分析

九年级学生学习了电、磁、能量的基础知识,在奥斯特实验的基础上知道了电生磁的相关知识,对电磁联系有一定的认识和探究能力,但不全面,没有形成体系.

1.3 教学目标

根据《义务教育物理课程标准(2011年版)》的要求、结合教学内容和学生基础,使知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标有机整合而确定如下目标.

(1)通过实验,探究并了解感应电流产生的条件.

(2)了解电磁感应现象在生产生活中的应用,了解交流发电机的工作原理.

(3)经历科学探究的过程,提升学生的科学素养,培养学生交流与合作的意识.

1.4 教学重难点

重点:感应电流产生条件的了解;交流与合作意识的培养.

难点:电磁感应现象的实验探究.

1.5 教学准备

教师用:发电机模型及动画、手摇式电筒及内部结构示意图.

学生用:支架、导体(线圈代替)、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、导线等.

2 教法与学法

教法:实验探究,归纳总结的教学方法.

学法:自主探究、交流合作的学习方法.

3 教学过程

3.1 创设情境,导入新课

用手摇式电筒导入新课.请学生把不发光的手电筒摇一摇,使电筒发光,激发学生的好奇心和求知欲,从而导入新课.

展示发电机模型.介绍其结构,摇动发电机,让学生观察小灯泡发光情况,取下发电机的磁体,再摇动观察.

提出问题:如何在磁场中产生电流?

3.2 自主探究,获得电流

学生思考后猜想.教师记录并整理学生的猜想.

把学生分成若干小组,引导学生参考教材中18-11图,结合实验器材,设计实验,连接电路,闭合开关.

尝试用各种方法使导体在蹄形磁体中运动产生电流(观察灵敏电流计的指针是否偏转),把实验探究的过程和观察到的现象记录在表格中.学生探究时,教师巡视,对实验中出现的问题及时指导.

接着探究影响电流方向的因素(改变磁场方向或线圈运动方向,观察灵敏电流计指针的偏转方向如何变化).断开开关重做上述实验.

3.3 思维加工,弄清实质

展示各小组的探究成果,全班交流分享,概括电磁感应现象.

讨论以下问题.

(1)导体运动的方向与磁感线斜切割时,是否产生电流?

(2)导体不动,移动蹄形磁体,是否产生电流?

讨论后动手做一做.归纳总结产生感应电流的条件.在班级交流.

问题探讨:电磁感应现象中能量是如何转化的?

学生思考讨论后,教师引导:产生电流时,需外力使导体或磁体运动做功,消耗机械能,得到电能.

分析手摇式电筒的发电原理.展示电筒内部结构示意图并介绍,请学生分析(前后照应).

3.4 联系实际,应用知识

电磁感应现象在生活、生产中有大量的应用,除发电机、手摇式电筒以外,还有动圈式话筒(麦克风),POS机、变压器等.

引导学生结合教材中18-15图阅读课文,了解交流发电机的发电过程.播放动画,加强了解.与直流电动机对比学习(两人一组,分别打开教材151页和167页的电动机工作原理和交流发电机发电原理示意图,合作完成).

思考并讨论以下问题:

(1)发电机的工作原理是什么?

(2)发电机产生的是交流电还是直流电?

分组讨论后在班级展示交流,展示成果由学生点评,教师作正面评价.

课外知识链接:法拉第与电磁感应(学习科学家的探究精神).

3.5 作业设计

设计2-3个课堂练习题,当堂检测.并完成教材168页第1、3、4题.

课外活动:利用废旧玩具中的直流电动机发电(使小灯泡发光).下节物理课展示,比比看,谁做得好.

3.6 课堂小结

引导学生小结,归纳知识要点,谈谈探究的收获和存在的疑惑.

4 板书设计

边教学边板书本节的重点和要点,构成框架,形成电磁知识体系.板书如下.

参考文献:

上一篇智慧医疗

下一篇风险等级分析