渦流、電磁阻尼與驅(qū)動

1、7渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動,學(xué)習(xí)目標 1.知道渦流的產(chǎn)生原因及渦流的防止和應(yīng)用. 2.知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動的原理和應(yīng)用.,一、渦流,當(dāng)磁場變化時，在磁場周圍會產(chǎn)生感生電場，使導(dǎo)體中的自由電子定向移動產(chǎn)生感應(yīng)電流，閉合的曲線像旋渦一樣，我們把它叫渦電流渦流。,一、渦流,1.渦流：當(dāng)線圈中的電流隨時間變化時,這個線圈附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生感應(yīng)電流渦流.,（1）渦流是在整塊金屬內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流。 （2）渦流的產(chǎn)生遵守法拉第電磁感應(yīng)定律。,2.渦流的熱效應(yīng)：金屬塊中的渦流也要產(chǎn)生熱量,如果金屬的電阻率小，則渦流很強，產(chǎn)生的熱量也很多。,真空冶煉爐,電磁爐,一、渦流,3.渦流的磁效應(yīng)：渦流的磁場反過

2、來影響線圈中的電流，使儀器報警。,探雷器,金屬探測儀,一、渦流,一、渦流,安檢門,金屬塊,3.危害：線圈中流過變化的電流,在鐵芯中產(chǎn)生的渦流使鐵芯發(fā)熱,浪費了能量,還可能損壞電器。,4. 防止（減少渦流的途徑）：,增大鐵芯材料的電阻率,常用的材料是硅鋼。,一、渦流,用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。,一、渦流,1.渦流：當(dāng)線圈中的電流隨時間變化時，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生 ，電流在導(dǎo)體中組成閉合回路，很像 ，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流. 2.渦流大小的決定因素：磁場變化越 ( 越 )，導(dǎo)體的橫截面積s 越 ，導(dǎo)體材料的電阻率越 ，形成的渦流就越大. 3.應(yīng)用： 、 、安檢門

3、等. 4.防止：為了減小電動機、變壓器鐵芯上的渦流，常用電阻率較大的硅鋼做材料，而且用 疊成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯.,感應(yīng)電流,水中的旋渦,快,大,大,小,真空冶煉爐,探雷器,相互絕緣的硅鋼片,渦流（小結(jié)）,渦流的理解、利用和防止,1.產(chǎn)生渦流的兩種情況 (1)塊狀金屬放在變化的磁場中. (2)塊狀金屬進出磁場或在非勻強磁場中運動. 2.產(chǎn)生渦流時的能量轉(zhuǎn)化 (1)金屬塊在變化的磁場中，磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能. (2)金屬塊進出磁場或在非勻強磁場中運動，由于克服安培力做功，金屬塊的機械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.,二、電磁阻尼,1.電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時,感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受

4、到安培力,安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運動電磁阻尼。,2.應(yīng)用:磁電式儀表、電氣機車的電磁制動、阻尼擺等.,(1)為什么用鋁框做線圈骨架？,(2) 微安表的表頭在運輸時為何應(yīng)該把兩個接線柱連在一起？,構(gòu)成閉合回路，防止指針擺動。,二、電磁阻尼,1.閉合回路的部分導(dǎo)體在做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電流時，導(dǎo)體在磁場中就要受到磁場力的作用，根據(jù)楞次定律，磁場力總是阻礙導(dǎo)體的運動，于是產(chǎn)生電磁阻尼. 2.電磁阻尼是一種十分普遍的物理現(xiàn)象，任何在磁場中運動的導(dǎo)體，只要給感應(yīng)電流提供回路，就會存在電磁阻尼作用.,電磁阻尼的理解,三、電磁驅(qū)動,1.電磁驅(qū)動：當(dāng)磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動時，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電

5、流使導(dǎo)體受到安培力的作用而運動起來的現(xiàn)象。線圈轉(zhuǎn)動與磁鐵同向，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵，即同向異步。,2.應(yīng)用：感應(yīng)電動機、電能表、汽車上用的電磁式速度表等。,電磁阻尼與電磁驅(qū)動的區(qū)別與聯(lián)系： (1)電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在 運動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力總是 導(dǎo)體的運動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼. (2)電磁驅(qū)動：若磁場相對導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運動起來，這種作用常常稱為電磁驅(qū)動. (3)電磁阻尼中安培力的方向與導(dǎo)體運動方向 ， 導(dǎo)體運動；電磁驅(qū)動中導(dǎo)體受安培力的方向與導(dǎo)體運動方向 ， 導(dǎo)體運動. (4)電磁阻尼中克服 安培力做功，

6、其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化 為內(nèi)能；電磁驅(qū)動中由于電磁感應(yīng)，磁場能轉(zhuǎn)化為電能，通過 安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機械能而對外做功.,磁場中,阻礙,相反,阻礙,相同,推動,請你比較：,【試題】彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵.將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來.如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它(如圖2所示)，磁鐵就會很快停下來，解釋這個現(xiàn)象.,【試題】一個閉合線圈放在蹄形磁鐵的兩磁極之間，如圖所示，蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞軸轉(zhuǎn)動.當(dāng)蹄形磁鐵順時針轉(zhuǎn)動時線圈也順時針轉(zhuǎn)動；磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時線圈也逆時針轉(zhuǎn)動.,變化.,(1)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，穿過線

7、圈的磁通量是否變化？,(2)線圈轉(zhuǎn)動起來的動力是什么力？線圈的轉(zhuǎn)動速度與磁鐵的轉(zhuǎn)動速度什么關(guān)系？,線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流受到安培力的作用，安培力作為動力使線圈轉(zhuǎn)動起來.線圈的轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速.,【試題】(多選)如圖所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸oo轉(zhuǎn)動.從上向下看，當(dāng)磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時，則 a.線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 b.線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比磁鐵小 c.線圈轉(zhuǎn)動時將產(chǎn)生大小、方向周期性變化的電流 d.線圈轉(zhuǎn)動時感應(yīng)電流的方向始終是abcda,【試題】(多選) 如圖所示，閉合金屬環(huán)從光滑曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)環(huán)的初速度為零，摩擦不計，曲面處在圖中磁場中，則（

8、）,a.若是勻強磁場，環(huán)上升的高度小于h b.若是勻強磁場，環(huán)上升的高度等于h c.若是非勻強磁場，環(huán)上升的高度等于h d.若是非勻強磁場，環(huán)上升的高度小于h,a.電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快 b.電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快 c.工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻小 d.工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻大,【試題】(多選)如圖4所示是高頻焊接原理示意圖.線圈中通以高頻變化的電流時，待焊接的金屬工件中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生很多熱量，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是（ ）,a.a管是用塑料

9、制成的，b管是用銅制成的 b.a管是用鋁制成的，b管是用膠木制成的 c.a管是用膠木制成的，b管是用塑料制成的 d.a管是用膠木制成的，b管是用鋁制成的,【試題】(多選) 如圖所示，a、b為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑、但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度.兩個相同的磁性小球，同時從a、b管上端距管口等高處無初速度釋放，穿過a管比穿過b管的小球先落到地面.下面對于兩管的描述中可能正確的是（ ）,【試題】(多選)如圖9所示是用渦流金屬探測器探測地下金屬物的示意圖，下列說法中正確的是（ ） a.探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生交變磁場 b.只有有磁性的金屬物才會被探測器探測到 c.探測到地下的金屬物是

10、因為探頭中產(chǎn)生了渦流 d.探測到地下的金屬物是因為金屬物中產(chǎn)生了渦流,【試題】（多選）下列哪些措施是為了防止渦流的危害（ ） a.電磁爐所用的鍋要用平厚底金屬鍋 b.磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上 c.變壓器的鐵芯不做成整塊，而是用許多電阻率很大的硅鋼片疊合而成 d.變壓器的鐵芯每片硅鋼片表面有不導(dǎo)電的氧化層,【試題】如圖所示，一金屬球用絕緣細線懸掛于o點，將金屬球拉離平衡位置并釋放，金屬球擺動過程中經(jīng)過有界的水平勻強磁場區(qū)域，a、b為該磁場的豎直邊界若不計空氣阻力，則() a金屬球向右穿過磁場后，還能擺至原來的高度 b在進入和離開磁場時，金屬球中均有感應(yīng)電流 c金屬球進入

11、磁場后離平衡位置越近速度越大，感應(yīng)電流也越大 d金屬球最終將靜止在平衡位置,a.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢 b.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動 c.在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化 d.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動,【試題】(多選)1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”.實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示.實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后.下列說法正確的是,【試題】光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程是yx2，下半部處在一個水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是ya的直線(圖中的虛線所示)，一個小金屬塊從拋物面上yb