(上课用)涡流、电磁阻尼和电磁驱动.ppt

4 7涡流 电磁阻尼和电磁驱动 复习回顾 复习回顾 互感 和 自感 产生的感应电动势是动生电动势 还是感生电动势 清华大学 涡流 一 涡流1 定义 块状金属在变化的磁场中 或在磁场运动时 金属块内将产生感应电流 这种电流在金属块内自成闭合回路 很像水的旋涡 故叫涡电流 简称涡流 注意 1 涡流是在整块金属内产生的感应电流 2 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 2 如图所示 绝缘导线绕在金属块上 当通以交变电流时 磁通量不断变化 将产生涡流 由于金属块电阻小产生涡流很强 使铁芯发热浪费电能 涡流应用 涡流的利用 二 涡流的利用 1 如图所示的高频感应炉 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 2 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 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 二 涡流的利用 生活中的电磁炉 也是利用电磁感应中的涡流的热效应来烧菜做饭的 二 涡流的利用 探雷器的长柄线圈中 通有变化的电流 在其周围就产生变化的磁场 埋在地下的金属物品 由于电磁感应而形成涡流 涡流的磁场反过来又作用于线圈 使仪器报警 二 涡流的利用 机场 车站及重要场所的安检门及工作人员手上的探测器 也是利用与探雷器类似的电磁感应原理使仪器报警 来探测进出人员身上携带的金属物品 二 涡流的利用 能量转化 能量转化 伴随着涡流现象 其他形式的能转化成电能 最终在金属块中转化为内能 如果金属块放在变化的磁场中 则磁场能转化为电能 最终转化为内能 如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动 则由于克服安培力做功 金属块的机械能转化为电能 最终转化为内能 涡流的防止 危害 发热浪费能量 变压器 电机的铁芯都不是整块金属 而是由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成的 以减少涡流和电能的损耗 同时避免破坏绝缘层 减少涡流的方法 增大回路的电阻 三 涡流的防止 涡流现象实验电磁阻尼 电磁阻尼 交变电流 交变电流 怎样减少涡流损耗 整块铁心 彼此绝缘的薄片 1 电磁阻尼现象 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的运动 这种现象称为电磁阻尼 四 电磁阻尼 应用 磁电式仪表 电气机车的电磁制动 阻尼摆等 思考与讨论 思考与讨论 用手晃动微安表的表壳 发现指针来回振动后 会因超出刻度所标的偏转范围而卡住 而在车辆长途运输微安表时 都要用导线把微安表两个接线柱连在一起 这又是为什么 微安表是一种高灵敏度 高精度电流表 表内的指针因振动会产生摇摆 剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏 降低灵敏度 或失灵等 故在运输中 用导线短路两接线柱 使内部表头线圈闭合产生磁阻 大大降低因外界的摇摆 振动对表头的影响 实验演示视频 实验演示 电磁驱动现象 电磁驱动 2 应用 交流感应电动机 家用电度表 车内的速度计等 1 电磁驱动 磁场相对于导体转动 在导体中产生感应电流 感应电流使导体受到安培力 安培力使导体跟着磁场转动 这种现象称为电磁驱动 五 电磁驱动 例与练1 下列哪些措施是为了防止涡流的危害 A 电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅B 磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架 把线圈绕在铝框上C 变压器的铁芯不做成整块 而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成D 变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层 例与练1 CD 在水平放置的光滑导轨上 沿导轨固定一个条形磁铁 如图 现有铁 铝和有机玻璃制成的滑块甲 乙 丙 使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去 各物块在碰上磁铁前的运动情况是 A 都做匀速运动B 甲做加速运动C 乙做匀速运动D 丙做匀速运动 例与练2 BD 注意 铁磁化相吸 铝电磁感应产生涡流 故铁加速 铝减速 延时继电器 原理 合上S时 电流恒定 A中线圈磁极上端为N极 吸住衔铁D 使D与触头C接通 当S断开时 电流减小 B线圈电磁感应 阻碍电流减小 产生顺时针电流 再吸住D一段时间后才使D与C断开 电磁阻尼 使金属盘 磁铁和金属球快速停下 机械能转化为电能以热的形式散发到周围的空气中 电磁感应的其他一些应用 动圈式话筒 话筒就是利用电磁感应 把声音信号转变为电信号的装置 磁带录音机 录音 声音使话筒中产生随声音变化原感应电流 音频电流 经放大后 进入录音磁头的线圈中 在磁头的缝隙产生随音频电流变化的磁场 磁带在紧贴磁头缝隙运动 磁带上的磁粉层被磁化 从而录下声音的磁信号 电磁流量计 圆管的正视图 左视图 1 流量Q 单位时间内流过的液体的体积 2 原理 流动液体切割磁感线 在ab两端形成电势差为 Uab Bdv 可得流量Q为 Q d2v 4 即Q dUab 4B 超导材料由于它的抗磁性 已被应用于磁悬浮高速列车 如图是磁悬浮的原理 图中P是圆柱形磁铁 Q是用高温超导材料制成的超导圆环 将Q水平放在磁铁P上 它就能在磁力作用下悬浮在磁铁P的上方空中 1 在Q放入磁场过程中 Q中有无感应电流 2 根据题中提供的信息 Q的N极指向如何 3 根据 2 的结论 Q中的电流方向如何 4 稳定后 感应电流消失吗 磁悬浮的原理 2 到1979年 磁悬浮列车已经创造517km h的速度记录 每小时的能耗仅为飞机的1 3 1 中国 在上海 拥有一条时速超过400km的高速列车线 横空出世 从浦东机场到陆家嘴长达40km的磁悬浮示范线 3 德国 拥有一条31 5km的载人磁悬浮专线 4 日本 18 4km的电动超导磁悬浮试验线也已建好 时速达550km 磁悬浮列车 日光灯管 1 灯丝的作用 2 灯管内充的汞蒸汽的作用 给气体加热 并给气体加上高电压 在高压下导电发出紫外线 3 灯管内壁涂的荧光粉的作用 受到紫外线照射可发出可见光 镇流器 是自感系数很大的带铁芯的线圈 作用 启动时 产生瞬时高电压 达上千伏 帮助点燃 正常工作时的感抗降压限流 40W的灯管为100伏 保护灯管 日光灯的工作原理 1 日光灯的点燃过程 闭合开关 电压加在启动器两极间 氖气放电发出辉光 产生的热量使U型动触片膨胀伸长 跟静触片接触使电路接通 灯丝和镇流器中有电流通过 电路接