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1、7涡流、电磁阻尼和电磁驱动一、涡流1.定义:由于电磁感应,在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。2.特点:若金属的电阻率小,涡流往往很强,产生的热量很多。3.应用(1)涡流热效应:如真空冶炼炉。(2)涡流磁效应:如探雷器、安检门。4.防止电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量,损坏电器。(1)途径一:增大铁芯材料的电阻率。(2)途径二:用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。二、电磁阻尼1.概念:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体运动的现象。2.应用:磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到
2、某位置,便于读数。三、电磁驱动1.概念:磁场相对导体转动时,导体中产生感应电流,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的现象。2.应用:交流感应电动机。搜索“磁悬浮列车与涡流”,了解什么是磁悬浮列车、磁悬浮列车的种类以及目前存在的技术问题,了解中国磁悬浮列车的现状。自我检测1.正误判断。(1)涡流跟平时常见的感应电流一样,都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。()解析:涡流本质上是感应电流,是自身构成的回路,是在穿过导体的磁通量变化时产生的。答案:√(2)涡流有热效应,但没有磁效应。()解析:涡流既有热效应,又有磁效应。答案:×(3)在硅钢
3、中不能产生涡流。()解析:硅钢电阻率大,产生的涡流较小,但仍能产生涡流。答案:×(4)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象,都遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律。()解析:电磁阻尼、电磁驱动都是由于磁通量的变化引起的,所以都遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律。答案:√(5)电磁阻尼是由于电磁感应中安培力阻碍导体与磁场的相对运动产生的,而电磁驱动是由于电磁感应现象中安培力增强磁场与导体间的相对运动产生的。()解析:电磁感应现象中,安培力总是阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动。答案:×2.(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的,而不是采用一整块硅钢,这
4、是为了()A.增大涡流,提高变压器的效率B.减小涡流,提高变压器的效率C.增大铁芯的电阻,以产生更多的热量D.增大铁芯的电阻,以减小发热量解析:磁场变化越快,感应电动势越大,因而涡流也就越强。涡流能使导体发热。变压器的铁芯是相互绝缘的薄片叠加而成的,从而减小回路的横截面积来减小感应电动势,还增加铁芯的电阻,以降低涡流强度,从而减少能量损耗,提高变压器的效率。答案:BD3.(多选)如图所示,蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO'转动。从上向下看,当磁铁逆时针转动时()A.线圈将逆时针转动,转速与磁铁相同B.线圈将逆时针转动,转速比磁铁小C.线圈转动时将产生变
5、化的电流D.线圈转动时感应电流的方向始终是abcda解析:磁铁逆时针转动,相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线,线圈中产生变化的电流,故C对,D错;由楞次定律的推广含义可知,线圈将与磁极同向转动,但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度。如果两者的角速度相同,磁感线与线圈会处于相对静止,线圈不切割磁感线,无感应电流产生,B对,A错。答案:BC探究一探究二涡流问题探究高考考场用的金属探测器是一根长的黑色扁棒,使用时监考教师手持探测器,在考生前后左右和容易藏东西的部位划过,如藏有金属物品,即便是一粒金属纽扣,探测器也会鸣响。金属探测器的原理是什么?要点提示
6、:涡流金属探测器通过其通有交流电的探测线圈,会在隐蔽金属中产生涡流,涡流的磁场又影响探测线圈,从而改变原交流电的大小和相位,从而起到探测作用。探究一探究二知识归纳1.对涡流的理解2.产生涡流的两种情况(1)块状金属放在变化的磁场中。(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。3.应用(1)涡流热效应的应用,如真空冶炼炉。(2)涡流磁效应的应用,如探雷器。探究一探究二4.涡流的危害与防止(1)涡流的危害在各种电机、变压器中,涡流会使铁芯的温度升高,危及线圈绝缘材料的寿命;另外涡流发热要消耗额外的能量,使电机、变压器的效率降低。(2)涡流的防止为了减小涡流,
7、变压器、电机中的铁芯不是由整块的钢铁制成,而是用薄薄的硅钢片叠压而成。一方面硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大,从而减少损耗;另一方面,每层硅钢片之间都是绝缘的,阻断了涡流的通路,进一步减小了涡流的发热。探究一探究二(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象,同样遵循法拉第电磁感应定律。探究一探究二典例剖析【例题1】(多选)高频焊接原理示意图如图所示,线圈通以高频交变电流,金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热,将焊缝熔化焊接,要使焊接处产生的热量较大可采用()A.增大交变电流的电压B.增大交变电流的频率C.增大焊接缝的接触电阻D.减小焊接缝的接触电阻解析:增大交变电
8、流的电压和交变电流的频率均可使电流的变化率增大,由E=n知,感应电动势和涡流均增
