涡流、电磁阻尼与驱动

.,7涡流、电磁阻尼和电磁驱动,杨伟勤,.,学习目标1.知道涡流的产生原因及涡流的防止和应用.2.知道电磁阻尼和电磁驱动的原理和应用.,.,一、涡流,当磁场变化时，在磁场周围会产生感生电场，使导体中的自由电子定向移动产生感应电流，闭合的曲线像旋涡一样，我们把它叫涡电流涡流。,.,一、涡流,1.涡流：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.,（1）涡流是在整块金属内产生的感应电流。（2）涡流的产生遵守法拉第电磁感应定律。,.,2.涡流的热效应：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。,真空冶炼炉,电磁炉,一、涡流,.,3.涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。,探雷器,金属探测仪,一、涡流,.,一、涡流,安检门,金属块,.,3.危害：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。,4.防止（减少涡流的途径）：,增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。,一、涡流,.,用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。,一、涡流,.,1.涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生，电流在导体中组成闭合回路，很像，所以把它叫做涡电流，简称涡流.2.涡流大小的决定因素：磁场变化越(越)，导体的横截面积S越，导体材料的电阻率越，形成的涡流就越大.3.应用：、安检门等.4.防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯.,感应电流,水中的旋涡,快,大,大,小,真空冶炼炉,探雷器,相互绝缘的硅钢片,涡流（小结）,.,涡流的理解、利用和防止,1.产生涡流的两种情况(1)块状金属放在变化的磁场中.(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动.2.产生涡流时的能量转化(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能.(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，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.,.,二、电磁阻尼,1.电磁阻尼：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。,2.应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等.,(1)为什么用铝框做线圈骨架？,.,(2)微安表的表头在运输时为何应该把两个接线柱连在一起？,构成闭合回路，防止指针摆动。,二、电磁阻尼,.,1.闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据楞次定律，磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼.2.电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用.,电磁阻尼的理解,.,三、电磁驱动,1.电磁驱动：当磁场相对于导体转动时，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而运动起来的现象。线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。,2.应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。,.,电磁阻尼与电磁驱动的区别与联系：(1)电磁阻尼：当导体在运动时，导体中产生的感应电流会使导体受到安培力，安培力总是导体的运动，这种现象称为电磁阻尼.(2)电磁驱动：若磁场相对导体转动，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，这种作用常常称为电磁驱动.(3)电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向，导体运动；电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向，导体运动.(4)电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能而对外做功.,磁场中,阻碍,相反,阻碍,相同,推动,请你比较：,.,【试题】弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁.将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它(如图2所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.,.,【试题】一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕轴转动.当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动；磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动.,变化.,(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？,(2)线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速度什么关系？,线圈内产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来.线圈的转速小于磁铁的转速.,.,【试题】(多选)如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO转动.从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则A.线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同B.线圈将逆时针转动，转速比磁铁小C.线圈转动时将产生大小、方向周期性变化的电流D.线圈转动时感应电流的方向始终是abcda,.,【试题】(多选)如图所示，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，则（）,A.若是匀强磁场，环上升的高度小于hB.若是匀强磁场，环上升的高度等于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,.,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,【试题】(多选)如图4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会产生感应电流，感应电流通过焊缝产生很多热量，将金属熔化，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.A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B.A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C.A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D.A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的,【试题】(多选)如图所示，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管上端距管口等高处无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管的描述中可能正确的是（）,.,【试题】(多选)如图9所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是（）A.探测器内的探测线圈会产生交变磁场B.只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C.探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流D.探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流,.,【试题】（多选）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,.,【试题】如图所示，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,.,A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动,【试题】(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是,.,【试题】光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，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