涡流电磁阻尼和电磁驱动课堂

1、1,7,涡流、电磁阻尼和电磁驱,2,I,B,B,E,涡旋电场,I,3,思考与讨论,电动机和变压器的工作原理都,跟电磁感应现象有关，内部都有,铁芯结构，为什么电动机和变压,器等的铁芯都不是整块金属，而,是用许多相互绝缘的薄硅钢片叠,合而成,4,一、涡流,eddy current,1,定义,块状金属,在变化的磁场中或在磁场中运动时,金,属块内产生的自成闭合回路的感应电流,叫涡电流，简称,涡流,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,3,如图所示，薄硅,钢片使涡流被限制在,狭窄的薄片之内，使,电阻增大，减

2、弱涡流,减小损失。且硅钢片,比普通钢片电阻率大,其涡流损失只有普通,钢的,1/51/4,I,I,I,5,二、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,6,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

3、自行车车架,二、涡流的利用,7,二、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,8,9,10,11,二、涡流的利用,线圈,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,12,二、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,13,三、涡流的防止,变压器和电动机的铁芯不采用整块金属，而是,由许多,相互绝缘,的,电阻率很大,的,薄硅

4、钢片,叠合而成,目的就是为了减弱铁芯中由于电磁感应而产生的涡,流的热效应，从而减少电能的损耗，同时避免破坏,绝缘层，对电器起到了保护的作用,14,思考与讨论,为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢,绕有线圈,的铝框,电学测量仪器要求指针的摆动很快停下来，也是,利用了铝框中产生的涡流，从而通过磁场对这个涡流,的作用力阻碍它们的摆动，使指针能很快地指到示数,的位置上,15,2,应用：磁电式电表中,安装的使指针很快地停下,的铝框；电气机车内部可,使机车快速停下的电磁制,动器等,四、电磁阻尼,eletromagnetic damping,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

5、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,16,17,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,18,五、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

6、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,19,1,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,CD,课堂练习,20,2,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

7、运动,D,丙做匀速运动,BD,课堂练习,注意：铁磁化相吸，铝电磁感应产生涡流,故铁加速，铝减速,21,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,v,v,22,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,23,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,24,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

8、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,26,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,N,P,Q,27,如果把永磁体圆片置于超导体上方，靠近超,导体时，下方的超导体如同一块和上方的永磁体,同极相对的磁铁一样，使永磁体受到向上的斥力,当斥力和重力平衡时，永磁体便悬浮在超导体上,方某一高度不动了,磁悬浮列车,与此相似，若在车辆底,部安装超导磁体，在轨道两旁,埋设一系列闭合铝环，整个列,车由埋在底下的线性同步电动,机来驱动。运行时，列车凌空,浮起，使车与轨道间的摩擦减,为零,28,2,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