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时间：2022-10-24
《高二物理竞赛课件：磁场能量和涡流和趋肤效应》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
磁场能量和涡流和趋肤效应1
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23一、涡流(eddycurrent)当大块导体处于变化的磁场中或在磁场中运动时，导体内部会产生呈涡旋状感应电流，涡电流，简称涡流。由于导体电阻很小涡流强度会很大，有大量的能量转变为热能，造成能量的损失称为涡流损耗。I
34抑制涡流：铁芯做成片状，涂敷绝缘材料，铁芯片尽量做薄，使用电阻率很大的铁氧体芯。
45利用涡流：熔炼金属;真空熔炼和提纯；电磁驱动或电磁阻尼。
56二、趋肤效应(skineffect)当交变电流通过导线时，电流密度在导线横截面上的分布是不均匀的，并随着电流变化频率的升高，电流将越来越集中于导线的表面附近，导线内部的电流却越来越小的现象称为趋肤效应。
67引起趋肤效应的原因就是涡流。涡流i的方向在导体内部总与电流I变化趋势相反，阻碍I变化，在导体表面附近，却与I变化趋势相同。IBii交变电流不易在导体内部流动，而易于在导体表面附近流动，形成趋肤效应。
78由于趋肤效应的产生，使导线通过交变电流的有效截面积减小了，导线的电阻增大了。应用:金属表面热处理。高频强电流通过金属导体，由于趋肤效应，导体表面温度上升，当升至淬火温度时，迅速冷却，使表面硬度增大。而导体内部的温度还远低于淬火温度，在迅速冷却后仍保持韧性。这种热处理方法称为表面淬火。改善方法：一是采用相互绝缘的细导线束来代替总截面积与其相等的实心导线，实际上是抑制涡流；另一种方法是在导线表面镀银,实际上是降低导线表面的电阻率。
89整个磁场的能量为:对于各向同性的顺磁质和抗磁质，B=0rH=H如果螺线管磁芯是用各向同性的顺磁质或抗磁质做成的，当电流达到稳定值I时，磁场能量为因螺线管的自感可表示为L=n2lS磁场能量是由自感产生的，称为自感磁能电磁场的能量密度电磁场的总能量
910磁场能量也只储存在两圆筒导体之间的磁介质中同轴电缆的磁场只存在于两圆筒状导体之间的磁介质内，例1：同轴电缆两半径分为R1和R2，充满磁导率为的磁介质，内、外圆筒通有反向电流I。求单位长度电缆的磁场能量和自感系数。磁场能量密度为解:由安培环路定理可知
1011电缆自感只决定于自身结构和所充磁介质磁导率磁场能量密度为单位长度电缆的磁场能量长度为l的一段电缆所储存的磁场能量为电缆自感
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