涡流、电磁阻尼和电磁驱动

第七节：涡流,一.涡流,1.当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流-涡流.,磁场增强时，金属板中是否有电流？流向？,当线圈中的电流随时间变化时,铁块中电流如图所示，则图中电流正在如何变化？若电流周期性变化，铁块中感应电流如何变化？能否产生热量？,2.金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。,3.应用,(1)利用,a.真空冶炼炉，高频焊接,电源,焊接处,待焊接元件,线圈导线,电磁炉,电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。,电磁灶的工作原理,二、探雷器,长柄线圈：内部通有变化的电流。地下的金属内部产生感应电流，电流的磁场反过来影响线圈中的电流的强弱，引发报警。,3.安检门,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,思考与讨论,线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的涡流使铁芯发热,浪费了能量,还可能损坏电器。,减少涡流的途径:,a.增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。,(2)减少涡流变压器、电动机,变压器的铁芯由相互绝缘硅钢片叠成,b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。,二.电磁阻尼,1.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-电磁阻尼,磁铁块,固定线圈,会发生什么现象？,如图，把铜片悬挂在磁铁的两极间，形成一个摆。铜片可以自由摆动，是否经过较长时间才会停下来。,分析现象,分析现象,取一灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。,用导线把灵敏电流计的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况与上次有什么不同，怎样解释这种差别？,2.讨论:(1)为什么用铝框做线圈骨架？,三.电磁驱动,1、如磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,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-电磁驱动。,2、交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。,磁悬浮列车,电磁阻尼是导体相对于磁场运动;电磁驱动是磁场相对于导体运动.安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。,电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系,电磁感应现象,1、产生电磁感应现象的条件,2、判定感应电流的方法,3、感应电动势的方向（电源正负极）判定方法,4、法拉第电磁感应定律,5、感应电动势的四中计算方法,6、电磁感应现象的两类情况（动生电动势和感生电动势）,7、电磁感应现象的应用自感现象处理电感线圈的方法自感电动势的大小、作用及方向判定；自感系数,8、电磁感应现象的应用涡流、电磁驱动、电磁阻尼电磁感应角度、能量角度认识规律,如图所示是一种冶炼金属的感应炉示意图，炉内装着需冶炼的金属，炉外绕着很多匝线圈，当高频交变电流通过线圈后，炉内的金属就会被熔化。请你说明感应炉冶炼金属的原理，在电流有效值相同的情况下，电流频率的高低对冶炼过程有什么影响？,例与练1,涡流的热效应,电流频率越高，自感电动势越大，产生的涡流越强，冶炼过程越快。,例1、如图所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快B电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快C工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大,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2,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,铁块会被磁化，与磁铁相互吸引,铝块不会被磁化，形成涡流，与磁铁相互排斥,例与练3,BD,例2、如图所示，闭合金属铜环从高为h的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设闭合环初速度为零，不计摩擦，则A若是匀强磁场，环上升的高度小于hB若是匀强磁场，环上升的高度大于hC若是非匀强磁场，环上升的高度等于hD若是非匀强磁场，环上升的高度小于h,如图472所示，一金属球用绝缘细线悬挂于O点，将金属球拉离平衡位置并释放，金属球摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界若不计空气阻力，则(),A金属球向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B在进入和离开磁场时，金属球中均有感应电流C金属球进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大D金属球最终将静止在平衡位置,1.如图474所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面下面对于两管的描述可能正确的是(),图474,AA管是用塑料制成的，B管是用铜制成的BA管是用铝制成的，B管是用胶木制成的CA管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的DA管是用胶木制成的，B管是用铝制成的,位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图475所示，在此过程中(),图475,A磁铁做匀速直线运动B磁铁做减速运动C小车向右做加速运动D小车先加速后减速,2.如图476所示，把一个闭合线框放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体可以绕竖直轴转动，闭合线框也可以绕竖直轴转动，当蹄形磁体逆时针(从上往下看)转动时，有关线圈的运动下列说法正确的是(),图476,A线圈将顺时针方向转动B线圈仍保持静止C线圈将逆时针方向转动，转速与磁铁相同D线圈将逆时针方向转动，转速比磁铁小解析：选D.,光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图477所示，抛物线的方程是yx2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物面上yb(ba)处以速度v沿抛物面下滑，假设抛物面足够长，小金属块沿抛物面下滑后产生的焦耳热总量是(),【答案】D,3.如图478所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道