2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：渦電流

1、渦電流一個(gè)周期內(nèi)感生電場(chǎng)的方向電子感應(yīng)加速器的感應(yīng)電場(chǎng)方向隨激發(fā)它的磁場(chǎng)的正弦變化而變化。由圖示可見(jiàn)，只有1、4兩個(gè)四分之一周期電子得到加速，而第四個(gè)1/4周期由于洛侖茲力背離圓心不能維持電子恒定的圓運(yùn)動(dòng)，故只有第一個(gè)1/4周期可利用，這在實(shí)際當(dāng)中已足夠。目前可將電子加速到幾十到幾百兆電子伏。當(dāng)塊狀金屬放在變化著的磁場(chǎng)中時(shí)，或者在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬體內(nèi)也將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流的流線是閉合的，所以稱渦旋電流。因?yàn)榇髩K導(dǎo)體的電阻很小，所以渦旋電流強(qiáng)度很大。渦電流交流電源Ei 由于大塊金屬電阻一般較小，導(dǎo)體中渦電流可以很大，在導(dǎo)體中產(chǎn)生大量焦耳熱，此即感應(yīng)加熱原理。渦電流產(chǎn)生的焦耳熱與外加電流的頻

2、率的平方成正比。當(dāng)交變電流頻率高達(dá)幾百甚至幾十千赫茲時(shí)，導(dǎo)體中的渦電流將產(chǎn)生大量焦耳熱可利用。渦電流的利用：1.渦流冶煉金屬2.電動(dòng)阻尼器 3.電磁灶 應(yīng)用： 4.電磁感應(yīng)加熱抽真空 高頻感應(yīng)爐：利用金屬塊中產(chǎn)生的渦流所發(fā)出的熱量使金屬塊熔化。具有加熱速度快、溫度均勻、易控制、材料不受污染等優(yōu)點(diǎn)。 阻尼擺：在一些電磁儀表中，常利用電磁阻尼使擺動(dòng)的指針迅速地停止在平衡位置上。電鍍表中的制動(dòng)鋁盤，也利用了電磁阻尼效應(yīng)。電氣火車的電磁制動(dòng)器等也都是根據(jù)電磁阻尼的原理設(shè)計(jì)的。此時(shí)互感系數(shù)除和回路的形狀、相對(duì)位置有關(guān)外，還和電流有關(guān)，且不再是常量。各回路自感和互感的關(guān)系兩線圈各自的自感為上式只適用于一個(gè)

3、回路所產(chǎn)生的磁感應(yīng)線全部穿過(guò)另一回路，一般情況下K 稱為耦合因數(shù)互感的應(yīng)用變壓器、感應(yīng)圈形狀規(guī)則回路系互感的計(jì)算例一密繞的螺繞環(huán)，單位長(zhǎng)度的匝數(shù)為n=2000m-1,環(huán)的面積為S=10cm2,另有一N=10匝的小線圈繞在環(huán)上，如圖所示.(1）求兩個(gè)環(huán)間的互感；（2）當(dāng)螺繞環(huán)中的電流變化率為dI/dt=10A/s時(shí)，求在小線圈中產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢(shì)的大小。解：（1）設(shè)螺繞環(huán)中通有電流I,則螺繞環(huán)中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為通過(guò)螺繞環(huán)上各匝線圈的磁通量等于通過(guò)小線圈各匝的磁通量，所以，通過(guò)N匝小線圈的磁鏈為根據(jù)互感的定義可得螺繞環(huán)與小線圈間的互感為（2）小線圈中的產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢(shì)為例 如圖所示。兩只水平放置的同

4、心圓線圈1和2，半徑分別為r 和R， R r,已知小線圈1內(nèi)通有電流I1=I0cost ,求在大線圈2上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。解： 由于小線圈通電流后在大線圈平面內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)是不均勻的磁場(chǎng)，因此很難求得通過(guò)大線圈的磁通量，不能應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律求得大線圈上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如能求出兩線圈的互感系數(shù)則可以求出互感電動(dòng)勢(shì)。但基于和上面同樣的原因，以小線圈通有電流來(lái)計(jì)算互感系數(shù)是困難的。由于兩線圈互感系數(shù)是相同的，可通過(guò)假設(shè)線圈2通有電流I2來(lái)計(jì)算互感。 假設(shè)線圈2通有電流I2,則線圈中心磁場(chǎng)為由于Rr,小線圈面積內(nèi)磁場(chǎng)可看作是均勻的，大小即為線圈中心的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。則穿過(guò)小線圈平面內(nèi)的磁通量為所以，

5、在大線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為=M2H=n2I2l0N2I22B02H=lN2I2.BdS=2BS0=lN2I2SN112=N1=120NI2S2l=12N10NS2l2lIlN2N1S0212212B2HN、 補(bǔ)例 有兩個(gè)直長(zhǎng)螺線管，它們繞在同一個(gè)圓柱面上10NS2l已知：。求：互感系數(shù)、=M=02B=lN2I2.BdS=2BS0=lN2I2S=12N10NS2l20n1n2VlIlN2N1S0212212BN、 補(bǔ)例 有兩個(gè)直長(zhǎng)螺線管，它們繞在同一個(gè)圓柱面上10NS2l已知：。求：互感系數(shù)、N112=N1=120NI2S2lK=M0n1n2V=L0n1V12=L0n2V22=ML1L2=ML1L2K10.稱K 為耦合系數(shù) 耦合