涡流电磁阻尼和电磁驱动.ppt

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1、第七节：涡流电磁阻尼和电磁驱动电磁感应第四章选修3—2☆．回顾与思考……根据麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场。BE磁场变化产生感生电场，导体放在感生电场中，其中的自由电荷在感生电场力方向运动，产生感应电流，电流的分布与感生电场线分布类似。这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。一、涡流（eddycurrent）定义：块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时，金属块内产生的自成闭合回路的感应电流，叫涡电流，简称涡流。涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律．金属块中的涡流也要产生热量，如果金属的电阻

2、率小，则涡流很强，产生的热量也很多。涡流的利用真空冶炼炉高频感应炉：利用涡流的热效应来熔化金属。交流电的频率越高，金属熔炉中的感应电动势就越大，金属材料的电阻率越小，产生的涡流热效应就越强。高频感应炉优点：速度快，温度易控制，整个过程在真空中进行，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，适于冶炼特种合金和特种钢。涡流的利用高频焊接高频焊接机原理：线圈中通以高频电流，内部焊接工件由于电磁感应产生感应电流，频率越高，产生的感应电流越大。由于焊接缝处接触电阻很大，放出的热量很多，致使温度升高将金属熔化，焊接在一起。应用于焊接自行车车架。电磁灶采用了磁场感应涡流的加热原理。它利用陶瓷玻璃

3、板下方的线圈产生交变磁场，这样，铁锅的锅底部就处在交变磁场中而产生环状电流（即涡流）使锅本身高速发热，从而能将饭菜煮熟。涡流的应用探雷器门框~交流电报警电路线圈安检门☆．思考与讨论……电动机和变压器的工作原理都跟电磁感应现象有关，内部都有铁芯结构，为什么电动机和变压器等的铁芯都不是整块金属，而是用许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成？电动机的铁芯变压器的铁芯电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上．线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器．思考与讨论——怎样减少涡流损耗？交变电流交变电流整块铁心彼此绝缘的薄片变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施涡流的防止

4、硅钢片平面与磁感应线平行。变压器、电动机的铁芯不采用整块金属，由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成，目的就是为了减弱铁芯中由于电磁感应而产生的涡流的热效应，从而减少电能的损耗。思考与讨论一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向。安培力对线圈的运动有什么影响？vIFA（P27）磁电式电流表使用铝框做线圈骨架有什么好处？铝框在磁场中转动时产生感应电流，磁场对感应电流作用力阻碍铝框的转动，指针随着铝框很快就稳定地指在读数位置上，达到能够迅速读出数据的功能。二、电磁阻尼导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力的方向总是阻碍

5、导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。做一做：取一灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把灵敏电流计的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况与上次有什么不同，怎样解释这种差别？思考如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。这种现象说明了什么？如图，把铜片悬挂在电磁铁的两极间，形成一个摆。在电磁铁线圈未通电时，铜片可以自由摆动，要经过较长时间才会停下来。一旦当电磁铁通电之后，由于穿过运动导体的磁通量发生变化，铜片内将产生感应电流。根据楞次定律，铜片

6、摆锤的摆动便受到阻力而迅速停止。三、电磁驱动磁场相对于导体运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种现象称为电磁驱动。线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。安培力对以地为参照物来说，是动力。但对相对磁体的运动来说，是阻力。◆电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼电磁驱动区别产生电流的原因由于导体在磁场中运动由于磁场相对于导体运动，导体中产生感应电流安培力方向安培力方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动导体受安培力方向与导体运动方向相同，推动导体运动联系都属于电磁感应现象，安培力的作用效果都是阻碍导

7、体与磁场间发生相对运动如图4－7－2所示，一金属球用绝缘细线悬挂于O点，将金属球拉离平衡位置并释放，金属球摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界．若不计空气阻力，则()类型一电磁阻尼的分析A．金属球向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B．在进入和离开磁场时，金属球中均有感应电流C．金属球进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大D．金属球最终将静止在平衡位置【解析】如图4－7－3所示，当金属球从1位置开始下落，进入磁场时(即2和3位置)，由于金属球内磁通量发生变化，所以有感应电流产生．同