电磁感应是大部分电器和电力设备的基础。为了提升电磁感应器件整体性能,需要分析器件周围及内部的电、磁场分布,指导器件结构调整和选材。但是,由于涉及积分和微分运算,复杂的电、磁场问题往往无法通过解析法分析。随着数值分析理论和计算机性能的提升,利用有限元分析有望解决实际应用中的复杂电磁场问题。本文在分析电磁场计算基本原理、完善理论分析方法的基础上,使用有限元分析研究了家用电磁炉、经颅磁刺激仪和磁感应热疗仪几种电磁感应器件的电磁场分布特征及其影响因素,针对不同器件应用需求进行了优化设计,为进一步改善器件性能提供依据。针对家用电磁炉感应加热（IH）技术,理论推导了影响IH系统整体能效的因素,建立了有限元分析模型并验证了理论推导的正确性,获得了不同因素对IH系统能效影响的定量分析结果。研究表明:分析锅具对系统能效影响时需要综合考虑锅具材料的相对磁导率和电导率。对于结构一定的IH系统,选择合适的锅具材料可以使锅具的等效电阻为1,获得最高的整体能效。电磁炉软磁磁条材料的相对磁导率()越高,系统能效越高,但当>3000后,继续提高对能效的影响不大。此外,结构设计对系统能效也有一定影响,增加L形磁芯可以提高线圈盘的电感量,但对能效提升没有帮助。针对目前家用电磁炉中常见的加热不均匀问题,建立了相应的数学模型,从理论上解释了局部过热的成因,并提出了相应的改善方法。结合理论分析和有限元法,对单个线圈结构进行了调整,利用磁-热联合分析计算了不同线圈的加热效果。结果表明,调整IH单线圈盘不同位置处的绕线数量,可以有效改善加热均匀性。根据计算结果制作了优化的IH线圈盘,并对实际加热效果进行了测量,证实了通过线圈结构调整可以实现均匀加热。相比其他学者提出的双线圈、多线圈及磁共振耦合线圈等改善加热均匀性的方案,本方案与现有电磁炉功率电路兼容,具有成本低、易实现的优点。经颅磁刺激（TMS）是神经科学领域用于研究大脑功能的一种有力工具,并且具有医疗价值。本文为解决目前TMS线圈在刺激精度和刺激深度等方面遇到的困难,使用有限元法研究了不同结构经颅磁刺激线圈在颅内产生的感应电场分布特征,针对不同线圈提出了不同的优化方案。对于单圆形、单锥形、环状8字形、盘状8字形、传统双锥形及偏心双锥形等线圈,通过调整线圈结构、引入高磁导率磁芯和磁屏蔽层,有效地提高了线圈的刺激精度。计算结果表明,对于单圆形、单锥形线圈,调整线圈结构使其贴紧头部,可以增加其在颅内产生的电场强度;对于环形8字形线圈,在中心位置增加一个小尺寸的U形磁芯,可以提高其在沿磁芯方向的刺激精度;在带有U形磁芯的8字形线圈与头部之间加入磁屏蔽层,优化屏蔽层形状和尺寸,可以有效提高刺激精度;在偏心的双锥形线圈的中心加入磁芯,也同样可以提升刺激精度。H形线圈是近年提出的一种用于深部脑组织刺激的TMS线圈。基于其构造原理,本文基于简化的H形线圈详细分析了结构参数对刺激效果的影响。针对线圈在颅内产生的电场分布,提出了使用8（6）(（9）∕8（6）（0）×100%作为评判刺激深度的方法。由于H形线圈的作用部位通常位于头部前侧,因此通过在线圈与头部之间增加屏蔽层,可以有效降低线圈在刺激目标区域之外产生的电场强度,提高磁刺激的安全性。磁感应热疗（MIH）作为新型的肿瘤治疗技术,比传统治疗方法具有更高的靶向性,并且可以有效减轻患者痛苦。基于MIH工作原理,本文首先分析了不同感应加热线圈在体内产生的磁感应强度,发现改变线圈的位置、数量和形状等可以调节线圈在体内产生的磁场分布。其次,研究了圆柱形热源与磁场的夹角对产热功率的影响,发现当热源轴平行或垂直于磁场方向时,产热功率最大,建议使用球形热源以消除热源位置对产热功率的影响。球形热源尺寸越大,产热功率越大,将热源做成空心状可以有效地提升升温速度。最后,实验制备Fe-Zr-B非晶材料,测量了其电、磁性能,并从理论和有限元分析角度研究了多层非晶带材制成的热源在交变磁场中的产热特性。综上所述,本文使用有限元法对电磁炉IH系统、经颅磁刺激线圈及用于磁热疗IH系统进行了系统的分析。通过理论分析和试验验证证实了有限元分析在解决电磁感应问题中的可靠性。本文提出的理论模型和有限元分析模型为相关器件的优化提供了思路和方向,对电磁感应器件的设计具有一定的指导作用。