电磁感应的案例范例(3篇)

电磁感应的案例范文

关键词：750千伏架空输电线路；感应电压；感应电流；预防措施

中图分类号：TM621文献标识码：A

随着750kV输电线路的迅速发展,超高压线路走廊不断拥挤，线路的同塔架设、并行架设、交叉跨越不断增多。由于停电线路的空载导线形成一个巨大的电容器，处于工频交变强电磁场中,会耦合产生感应电压,对作业人员的安全造成较大的威胁。近年来,多处地方都出现过感应电伤人的事件。由于人们对感应电的认识普遍不足,认为感应电压虽高,碰到感应电只会有麻手的感觉,不会危及人的生命。实际上,通过触电伤人的诸多事件告诉我们,这是十分危险的,需要引起高度的重视,我们必须通过认真分析研究感应电的产生机理,抓住感应电的本质,方能采取切实可行的防范措施。

1.电磁感应现象

(1)电磁感应现象：闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动，电路中产生感应电流。

(2)感应电流：在电磁感应现象中产生的电流。

(3)产生电磁感应现象的条件：

①两种不同表述

a．闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动

b．穿过闭合电路的磁场发生变化

②两种表述的比较和统一

a．两种情况产生感应电流的根本原因不同

闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动时，是导体中的自由电子随导体一起运动，受到的洛伦兹力的一个分力使自由电子发生定向移动形成电流，这种情况产生的电流有时称为动生电流。

穿过闭合电路的磁场发生变化时，根据电磁场理论，变化的磁场周围产生电场，电场使导体中的自由电子定向移动形成电流，这种情况产生的电流称为感应电流或感生电流。

b．两种表述的统一

两种表述可统一为穿过闭合电路的磁通量发生变化。

③产生电磁感应现象的条件

不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。

条件：a．闭合电路；b．一部分导体；c．做切割磁感线运动。

2.超高压输电线路感应电

现阶段，电力系统供电是一种单相不对称的供电系统。其在供电时，高压输电线路会在邻近空间产生高压电场，同时，交流电流又会在环绕其周围的空间产生很强的未被平衡的交变磁场。因此，处在超高压输电线路下方的线路或长形导体会产生静电感应和电磁感应现象。由于电容耦合，带电导体在该物体上会感应出电压（对地），迫使导体处于一个悬浮电位，该电压称为感应电压。感应电包括电磁感应而产生的感应电压和感应电流。如果产生感应电的输电线路不接地，则只有感应电压存在；一旦线路接地，将产生入地的感应电流。运行中的输电线路对附近线路的感应电一般来自两方面：一是电磁感应，它与互感有关；二是静电感应，它与电容有关。

2.1静电感应电压

电容耦合，又称电场耦合或静电耦合，是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式。超高压输电线路和下方导体与大地之间存在耦合电容，当超高压输电线路有高压交流电压时，将在邻近空间产生高压电场，从而使空间各点具备一定的电位。处于电场中的停电线路或者长金属导体，由于电容效应产生静电耦合，出现静电感应电压。若系统三相对称，且运行线路对停电检修线路或导体的三相分布电容平衡，则三相感应电压的矢量和为零。实际系统中，由于运行线路三相导线对检修线路的距离不相等，三相分布电容不可能完全平衡，三相感应电压的矢量和不为零，线路上即出现静电感应电压。

2.2电磁感应电压

电磁感应耦合：又称磁场耦合，是由于内部或外部空间电磁场感应的一种耦合方式。超高压输电线路中的交流电流在其周围空间会产生未被平衡的交变磁场。根据电磁感应原理，其电流产生的磁力线切割相邻的电力贯通线时，将产生纵向感应电动势。由于电磁耦合三相互感不平衡，在停电线路上感应的对地零序电压，即为电磁感应电压。因三相距离不相等，则互感各不相同，运行线路的磁场在检修线路上感应的电动势也不相等，相加所得电压的矢量和即为检修线路或长导体的电磁感应电压。

3.感应电的危害

3.1案例

2011年7月18日，750千伏吐哈一线停电检修，并行750千伏吐哈二线带电运行。在封挂好线路两侧固定接地线后，工作班成员梁某、王某穿着全套合格屏蔽服开始上439#杆塔作业，王某将防坠器通过0.3米长绝缘绳圈挂设在杆塔横担上部，梁某开始沿软梯进人导线端，下软梯过程中，防坠器金属绳线部分已与杆塔横担下部接触，当梁某脚触及导线端均压环时，被感应电击倒在均压环上，身上衣物迅速燃烧，经现场人员放至地面后，已无生命特征。

案例分析：从技术层面来讲，本次事故可以终结为两点：一是感应过大，人体承受不了；二是作业人员操作步骤错误，未使用个人保安线，便进入导线端，且防坠器将人体直接串入回路。

3.2感应电分析

3.2.1感应电的大小

架空输电线路中的感应电现象是由电磁感应产生的，特别是同塔双回和平行架设的输电线路尤为突出，带电线路可以提供持续的工频电场，致使停电线路产生感应电。当停电线路不接地，则只有感应电压存在，一旦停电线路接地，将产生入地感应电流。

针对750千伏输电线路，依据电磁分析仿真计算软件-ATP（AlternativeTransientsProgram）计算得到运行回路在正常运行负荷下，对停电回路的感应电压最大为0.85kV。当停电回路间隔8基杆塔的两端分别加挂临时接地线后，停电回路临时接地线间的感应电流最大值为6.04A。当运行回路输送2000MW负荷时，停电侧感应电压可达1288V.

案例线路系统参数为：标称电压750kV，最高运行电压800kV，操作过电压倍数1.8，最大输送功率2300MW，事故时最大输送功率4000MW。由此可见，理论上停电线路的感应电电压应大于1288V，但经现场实际测量，当停电回路间隔20基封挂接地线后，感应电压大于2000V。

3.2.2人体感知水平

电击对人体的危害程度，主要取决于通过人体电流的大小和通电

时间长短。电流强度越大，致命危险越大；持续时间越长，死亡的可

能性越大。能引起人感觉到的最小电流值称为感知电流，交流为1mA，直流为5mA；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流，交流为10mA，直流为50mA；在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流，如100mA的电流通过人体1s，可足以使人致命，因此致命电流为50mA。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般可按30mA考虑。

人体对电流的反映:8~10mA手摆脱电极已感到困难,有剧痛感(手指关节)；20~25mA手迅速麻痹,不能自动摆脱电极,呼吸困难；50~80mA呼吸困难，心房开始震颤；90~100mA呼吸麻痹，三秒钟后心脏开始麻痹，停止跳动。

根据欧姆定律：

(I＝U／R)

可以得知流经人体电流的大小与外加电压和人体电阻有关。人体电阻除人的自身电阻外，还应附加上人体以外的衣服、鞋、裤等电阻，虽然人体电阻一般可达5000Ω，但是，影响人体电阻的因素很多，如皮肤潮湿出汗、带有导电性粉尘、加大与带电体的接触面积和压力以及衣服、鞋、袜的潮湿油污等情况，均能使人体电阻降低，所以通常流经人体电流的大小是无法事先计算出来的。因此，为确定安全条件，往往不采用安全电流，而是采用安全电压来进行估算：一般情况下，也就是干燥而触电危险性较大的环境下，安全电压规定为36V，对于潮湿而触电危险性较大的环境（如金属容器、管道内施焊检修），安全电压规定为12V。这样，触电时通过人体的电流可被限制在较小范围内，可在一定的程度上保障人身安全。

3.2.3感应电小结

（1）感应电持续存在，与停电线路是否接地无关；

（2）感应电很大，远超人体承受能力；

（3）如果不做防感应电措施，人体将受到感应电严重伤害，甚至死亡。

3.3个人保安线分析

3.3.1个人保安线的正确

（1）应在线路停电、验电、接地工序完成之后

（2）作业人员在进入导线端前，应使用个人保安线，先接接地端，后接导线端，确保各连接点牢固可靠；拆除时，顺序相反。

（3）个人保安线应使用具有透明绝缘护套的软铜线，截面积不得小于16mm2。

3.3.2个人保安线的正确认识

3.3.2.1案例中未使用个人保安线

等效电路图

U：感应电压

R1：人体接入回路电阻

I1：感应电流

750千伏吐哈二线正常运行负荷2000MW，假设停电线路两端均已挂设接地，感应电压U=1200v，屏蔽服导通电阻0.1Ω，人体电阻1500Ω，不考虑接地电阻值。当人体并入回路后，第一时间电流值I1=1200/0.1=12000A，因现行三类屏蔽服的导流能力30A，屏蔽服各部位连接点会瞬间熔断，人体直接并入电路，则I1’=1200/1500=0.8A。

结论：人身触电死亡。

3.3.2.2假定案例中使用个人保安线

示意图

等效电路图

U：感应电压

R1：人体接入回路电阻

R2：个人保安线电阻

750千伏线路个人保安线采取不小于16mm2的铜绞线，长度为10米，而铜材料电阻率铜1.75×10-8(Ω・mm2/m)，电阻近似为零。

结论：作业点导线与横担端几乎无电压降，人体所处回路被个人保安线回路短接，人体进入导线端仅有麻电感觉，不会导致人体触电死亡。

3.3.3个人保安线小结

（1）个人保安线可以短路电流；

（2）个人保安线可以增加接地点，降低区段感应电压；

（3）个人保安线可使作业人员确信线路可靠接地。

4.感应电预防措施

根据长期的运行检修积累和相关理论填充、研究，针对750千伏架空输电线路停电检修作业过程中，针对感应电的预防采取了以下措施。

4.1对于停电线路必须首先进行验电才可采取后续的安全措施，由于750千伏输电线路尚无标准验电器，应使用带有金属端头的绝缘绳进行验电。操作过程为，作业人员手持绝缘绳尾部，慢慢将金属部分接近导线，根据放电的声音、火花和导线对金属的排斥程度来判断线路是否停电。

4.2停电线路两端必须使用固定接地线，作业区段使用临时工作接地，降低线路区段感应电压，已达到降低感应电流的目的。

4.3作业点使用个人保安线，短接人体回路电流，确保人身安全。

4.4作业人员应穿着全套合格屏蔽服，确保人体进入导线端时，不受感应电伤害，且能保证人体进入导线端后，能始终保持等电位状态，同时，已起到了电场屏蔽作用。

4.5作业人员的防坠落措施应采用绝缘绳索或装置，增大人体回路绝对电阻，使人体进入导线端等同于等电位作业，避免通流伤害。

5.结束语

自750千伏输电线路投运以来，无论是停电作业，还是带电作业，疑问始终伴随着我们，虽然我们已经做到了能顺利完成，但还谈不上效率化，简约化。由此可见，我们对750千伏输电线路感应电的认知还很有限，预防预控手段还很粗陋，伴随着750千伏主网架的逐步成熟，感应电预防措施的进一步完善、优化急不可待。

参考文献

电磁感应的案例范文篇2

通电螺线管的3个问题：

一、螺线管的绕制

通常是在已知通电螺线管的磁极极性和电流方向的情况下，才能确定绕制方法.具体绕制时，第一圈绕在螺线管的前面还是背面是关键，下面举例说明.

例：在图1中，通过正确的绕线分别使a图的左端为N极、b图的右端是N极.

绕法分析：第一，通过右手螺旋定则分析，若使a图螺线管左端为N极，则螺线管正面导线的电流方向应该由下而上；同理，b图中螺线管正面导线的电流方向应由上而下.第二，根据判断出的电流方向，所以a图中的第一根线应从电源正极出来后直接绕在螺线管的正面――由下向而上地绕制（见图c）；b图中的第一根线应从电源正极出来后绕在螺线管的背后，然后由上而下地绕制（见图d）.

二、判断通电螺线管N、S极的方法

通电螺线管对外相当于一块条形磁铁，也有N、S极.若已知通电螺线管的电流方向，使用右手螺旋定则判断的具体步骤是：

①在螺线管上标出电流方向；

②用右手握住螺线管，让四指指向与电流方向一致；

③大拇指所指的这一端就是螺线管的N极.（右手螺旋定则的判定要多练习）

需要特别注意的是：螺线管的N极和S极不仅与电流方向有关，还与螺线管的绕法有关通过对图2中4幅图的对比分析就可知道：图2中a、c的绕法虽相同，但由于电流方向不同，它们的N、S极也就不一样；同样,a与b、c与d的电源正负极分别是一样的，但是线圈的绕法不一样，因此它们的N、S极也不一样.

三、通电螺线管的特点

电流周围存在磁场，磁场的方向与电流方向有关，通电螺线管外部的磁场方向也与其电流方向有关，其关系可以由右手螺旋定则来判断.图3所示的通电螺线管右端是N极，左端是S极，因此，螺线管周围的磁感线方向也就确定了，即在螺线管外部，是从N极到S极，在内部是从S极到N极，并且磁感线是闭合的曲线.如果在磁场某处放上小磁针，小磁针N极所指的方向与该处磁感线方向是一致的.所以对某一个通电螺线管来说，螺线管中电流的方向、磁感线方向、小磁针N极的指向是彼此相互对应的，知道其中的一个，其余的方向也就可以确定，这是一种连锁反应，可以知一通三.

通电螺线管的考查方式：

一、已知磁感线方向，判断螺线管的绕法

例1根据图4所示的磁感线方向和电源的正负极标出磁体A端的极性，并画出螺线管导线的绕法.

解析：由已知磁感线方向可知，A端是S极，B端是N极.根据右手螺旋定则，用右手握住螺线管，让大姆指指向B端，则四指弯曲的方向在螺线管外侧是向下的，再由电源正负极的方向可知，从正极出发的电流应由螺线管的背面绕过来，如图5所示.如果再放上小磁针，也可以判断出它的指向.

二、已知小磁针的指向，判断螺线管的绕法

例2要使通电螺线管附近小磁针的指向如图6所示，试在图中画出通电螺线管的绕法.

解析：可分3步进行：（1）若使小磁针静止在图示位置，由磁极间的相互作用规律可判定，绕制后的通电螺线管的左端应为N极；（2）根据已确定的N极位置，用安培定则可判定螺线管中电流方向（从N端看去，电流的环绕方向是逆时针的）；（3）绕制方式可有两种，如图7中甲、乙所示.从本例可以看出，通电螺线管的N、S极并不取决于电源的正、负极或电流从哪端流入，而是取决于螺线管中电流的环绕方向.

三、根据磁极间的相互作用判断螺线管的绕法

例3如图8，当开关S闭合时，螺线管与左边始终静止的磁铁相互吸引.请在图中画出螺线管的绕线；当滑动变阻器的滑片P向右端移动时，左端磁铁所受的摩擦力将（）.

A.变大B.变小C.不变D.无法判断

解析：本题是一道涉及力学和电磁学的综合题.当开关S闭合时，“螺线管与左边始终静止的磁铁相互吸引”，说明通电螺线管左侧是S极，右侧是N极，绕法如图9所示.当滑片P向右移动时，滑动变阻器连入电路中的电阻增大，电路中电流减小，螺线管磁性减弱，吸引磁铁的力变小，静摩擦力等于磁极间的相互作用力，所以，摩擦力也变小了.正确答案是B.

四、根据电流方向判断螺线管的N、S极

例4如图10所示，标出通电螺线管旁条形磁铁的N极、S极和图中磁感线方向.

解析：由电源正负极和螺线管的绕向可判定出螺线管左端是N极，右端是S极.由磁场的分布情况可知，螺线管与磁体间是异名磁极，故磁感线的方向是向左的，磁体的左端是N极，右端为S极.

五、已知小磁针的指向，判断电源的正负极

例5如图11所示，当开关S闭合后，小磁针的N、S极按箭头方向转动到与螺线管轴线方向一致时静止不动，试在图中标出电源的正、负极.

解析：螺线管通电后，两端出现N、S极，根据同名磁极相斥、异名磁极相吸这一特点，可以判定螺线管的左端一定为N极.由安培定则画出螺线管中的电流方向，再由电流总是由电源正极流出，通过螺线管回到电源负极，便可确定电源正、负极.

答案：电源左端为正极，右端为负极.

六、根据磁感线方向判断通电螺线管的极性和电源极性

例6根据图12中通电螺线管周围的磁感线方向，在图中标出通电螺线管的N极和电源的正极.

解析：因为磁感线是从磁体的N极出来回到磁体的S极，所以根据图中磁感线的方向可以判断出螺线管的右端是N极，左端是S极，再根据右手安培定则可以判断出螺线管正面导线的电流方向为由上向下，所以电源的左端为正极.

七、通电螺线管的综合应用

例7如图13，L是电磁铁，在电磁铁上方用弹簧悬挂一条形磁体.当开关S闭合后，弹簧的长度将_______，如果变阻器的滑动片P向右移动，弹簧的长度又将_________（填变长、变短或不变）.

电磁感应的案例范文

一、从能量守恒角度看楞次定律

产生电磁感应现象的根本原因是磁通量发生变化，而引起磁通量变化的原因主要有：磁场变化、线圈变化、相对运动等。“阻碍”的作用是把其他形式的能量（或其他电路的电能）转化（或转移）为感应电流所在回路的电能，在这个过程中，能量是守恒的。因此，楞次定律的实质，正是能量转化与守恒定律在电磁感应现象中的体现，而这种能量的转化与守恒关系是通过“阻碍”作用具体体现出来的。

1.磁场变化所引起的电磁感应现象

磁场变化会在空间激发感生电场，感生电场对自由电荷做功，把磁场能转化为电场能。

例1：两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环，当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则（BC）。

A.A可能带正电且转速减小

B.A可能带正电且转速增大

C.A可能带负电且转速减小

D.A可能带负电且转速增大

例2：如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框ab将（C）。

A.保持静止不动

B.逆时针转动

C.顺时针转动

D.发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向

2.相对运动所引起的电磁感应现象

楞次定律的另一种表述：“电磁感应所产生的效果总是阻碍引起感应电流的导体（或磁体）间的相对运动。”

即引起感应电流的导体（或磁体）靠近或远离的过程中都要克服电磁力做功，外力克服电磁力做功的过程就是把其他形式的能量转化为电能的过程。由此就可判断电磁感应中导体间相对运动的方向。

例3：如图所示，在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd。磁铁和线框都可以绕竖直轴OO′自由转动。若使蹄形磁铁以某角速度转动时，线框将是（B）。

A．静止

B．随磁铁同方向转动

C．沿与磁铁相反方向转动

D．要由磁铁具体转动方向来决定

练习1：如图所示，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中两环的运动情况是（C）。

A.同时向左运动，间距增大

B.同时向左运动，间距不变

C.同时向左运动，间距变小

D.同时向右运动，间距增大

练习2：如图所示，竖直面内的虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回到原处，运动过程中线圈平面保持在竖直面内，不计空气阻力，则（AC）。

A．上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功

B．上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功

C．上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率

D．上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率

二、从能量守恒角度看法拉第电磁感应定律

1.从能量转化的角度看动生电动势产生的过程

设匀强磁场的磁感应强度为B，导体PQ的长度为l，以速度v水平向右匀速运动，不计其他电阻。

①导体PQ做匀速运动时所受到的安培力F=BIl，水平向左

②作用在导体PQ的外力F=F

③外力做功的功率P=Fv

④电路中电功率P=EI

⑤由能量转化和守恒定律得P=P得E=Blv

2.安培力做功与能量转化之间的关系

安培力做功是以磁场为能量的载体，其他形式的能量与电能之间的转化。

例4：如图所示，均匀金属环的电阻为R，其圆心O，半径为L。一金属杆OA，质量可忽略不计，电阻为r，可绕O点转动，A端固定一质量为m的金属球a，球上有孔，套在圆环上可无摩擦滑动，Ob为一导线，整个装置放在与环平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。现把金属杆OA从水平位置由静止释放运动到竖直位置，球a的速度为v，则OA到竖直位置时产生的电动势为?摇?摇；此时OA所受安培力的功率为?摇?摇；杆OA由水平位置转到竖直位置这段时间内，电路中转化的内能为?摇?摇。

思路解析：OA的转动切割磁感线，求运动到最低点时的瞬时电动势和瞬时功率，应用法拉第电磁感应定律时，要运用旋转切割的情况。最后要求的是过程量，应用能量的转化和守恒。

答案：BLvmgL-mv

练习3：如图所示，矩形线圈一边长为a，另一边长为b，电阻为R，在它以速度v匀速穿过宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场的过程中，若b＞L，产生的电能为?；通过导体截面的电荷量为；若b＜L，产生的电能为；通过导体截面的电荷量为。

思路解析：当b＞L时，线圈匀速运动产生感应电流的有效位移为2L，即有感应电流的时间为t=，再根据E=Bav，E=t，q=It=t，可得出答案；当b＜L时，线圈匀速运动产生感应电流的有效位移为2b，即有感应电流的时间为t=，用同样的方法可求得答案。

答案：

例5：如图所示，水平的平行虚线间距为d=50cm，其间有B=1.0T的匀强磁场。一个正方形线圈边长为l=10cm，线圈质量m=100g，电阻为R=0.020Ω。开始时，线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm。将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等。取g=10m/s，求：

（1）线圈进入磁场过程中产生的电热Q。

（2）线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度v。

（3）线圈下边缘穿越磁场过程中加速度的最小值a。

思路解析：（1）因为线圈完全处于磁场中时不产生电热，所以线圈进入磁场过程中产生的电热Q就是线圈从图中2位置到4位置产生的电热，而2、4位置动能相同，由能量守恒Q=mgd=0.50J。

（2）3位置时线圈速度一定最小，而3到4线圈是自由落体运动因此有v-v=2g（d-l），得v=2m/s。

（3）2到3是减速过程，因此安培力F=减小，由F-mg=ma知加速度减小，到3位置时加速度最小a=4.1m/s。

电磁感应现象揭示了电与磁相互联系和转化，推动了电磁学理论的发展，通过对变化磁场、变化电场的研究，麦克斯韦建立了完整的电磁场理论。从能量转化与守恒的观点看，电磁感应现象是把其他形式的能转化为电能的过程。