涡流、电磁阻尼和电磁驱动ppt课件

1、第第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动节涡流、电磁阻尼和电磁驱动1定义定义当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导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感应电流电流在导体内自成闭合回路，体中都会产生感应电流电流在导体内自成闭合回路，很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流教 材 要 点 解 读对应学生用书对应学生用书P252涡流产生的条件涡流产生的条件涡流的本质是电磁感应景象，涡流产生的条件是穿过涡流的本质是电磁感应景象，涡流产生的条件是穿过导体的磁通量发生变化，并且导体本身可自行构成闭合回导体的磁通量发生变化，并且导体本身可自行

2、构成闭合回路同时，由于整个导体回路的电阻普通很小，所以感应路同时，由于整个导体回路的电阻普通很小，所以感应电流很大，就像水中的旋涡电流很大，就像水中的旋涡3可以产生涡流的两种情况可以产生涡流的两种情况(1)把块状金属放在变化的磁场中把块状金属放在变化的磁场中(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动4涡流的特点涡流的特点当电流在金属块内自成闭合回路时当电流在金属块内自成闭合回路时(产生涡流时产生涡流时)，由，由于整块金属的电阻很小，故涡流往往很强，根据公式于整块金属的电阻很小，故涡流往往很强，根据公式PI2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的

3、知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大发热功率很大5能量转化能量转化伴随着涡流景象，其他方式的能转化成电能最终在金伴随着涡流景象，其他方式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能假设金属块放在了变化的磁场中，那属块中转化为内能假设金属块放在了变化的磁场中，那么磁场能转化为电能最终转化为内能；假设金属块进出磁么磁场能转化为电能最终转化为内能；假设金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，那么由于抑制安培力做功，金场或在非匀强磁场中运动，那么由于抑制安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能属块的机械能转化为电能，最终转化为内能6涡流的危害、防止及利用涡流的危害、防止及利用(

4、1)涡流的危害涡流的危害在各种电机、变压器中，涡流是非常有害的首先它在各种电机、变压器中，涡流是非常有害的首先它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘资料的寿命，严会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘资料的寿命，严重时会使资料报废；其次涡流发热要耗费额外的能量，使重时会使资料报废；其次涡流发热要耗费额外的能量，使电机、变压器的效率降低电机、变压器的效率降低元贝驾考元贝驾考 元贝驾考元贝驾考20212021科目一科目一 科目四科目四驾考宝典网驾考宝典网 驾考宝典驾考宝典20212021科目一科目一 科目四科目四(2)涡流的防止涡流的防止为了减少涡流，变压器、电机里的铁芯不是由整块的为了减少涡流，变

5、压器、电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成的，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的一方面硅钢铁制成的，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的一方面硅钢片的电阻率比普通钢铁的要大，从而减少损耗；另一方钢片的电阻率比普通钢铁的要大，从而减少损耗；另一方面，每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路，进面，每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路，进一步减小了涡流的发热计算阐明：涡流的损耗与硅片的一步减小了涡流的发热计算阐明：涡流的损耗与硅片的厚度的平方成正比厚度的平方成正比(3)涡流的利用涡流的利用用来冶炼合金的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通用来冶炼合金的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属

6、中产生涡流，涡流产生的入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化并到达很高的温度利用涡流冶炼金属的热量使金属熔化并到达很高的温度利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在真空中进展，这样就能防止空气中的优点是整个过程能在真空中进展，这样就能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金为了增大涡流，杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金为了增大涡流，到达快速熔化金属的目的，在线圈中通入高频交变电流，到达快速熔化金属的目的，在线圈中通入高频交变电流，根据电磁感应定律，电流变化快，得到的感应电动势就根据电磁感应定律，电流变化快，得到的感应电动势就大，涡流就强家用电磁炉也是利用涡流任务的

7、大，涡流就强家用电磁炉也是利用涡流任务的1定义定义闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电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，导体在磁场中就要遭到磁场力的作用，根据楞次定流时，导体在磁场中就要遭到磁场力的作用，根据楞次定律，磁场力总是妨碍导体的运动，这就是电磁阻尼律，磁场力总是妨碍导体的运动，这就是电磁阻尼2运用运用电磁阻尼有不少运用例如：运用磁电式电表进展丈电磁阻尼有不少运用例如：运用磁电式电表进展丈量时，总希望指针摆到所示值的位置时便迅速地稳定下量时，总希望指针摆到所示值的位置时便迅速地稳定下来，以便读数由于指针转轴的摩擦力矩很小，假设不采来，以便读数由于指针转轴的摩

8、擦力矩很小，假设不采取其他措施，线圈及指针将会在所示值附近来回摆动，不取其他措施，线圈及指针将会在所示值附近来回摆动，不易稳定下来为此，许多电表把线圈绕在闭合的铝框上，易稳定下来为此，许多电表把线圈绕在闭合的铝框上，当线圈摆动时，在闭合的铝框中将产生感应电流，从而获当线圈摆动时，在闭合的铝框中将产生感应电流，从而获得电磁阻尼力矩，以使线圈迅速稳定在所示值的位置电得电磁阻尼力矩，以使线圈迅速稳定在所示值的位置电气列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼这一道理制成气列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼这一道理制成的的1定义定义磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，感应磁场相对于导体转动时，导体中产生

9、感应电流，感应电流使导体遭到安培力的作用，安培力使导体运动起来，电流使导体遭到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动这种作用称为电磁驱动2运用运用交流感应电动机交流感应电动机3电磁驱动的构成缘由电磁驱动的构成缘由如图，当蹄形磁铁转动时，穿如图，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，例如过线圈的磁通量就发生变化，例如线圈处于如下图的初始形状时，穿线圈处于如下图的初始形状时，穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁铁过线圈的磁通量为零，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就添加转动时，穿过线圈的磁通量就添加了，根据楞次定律，此时线圈中就了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以

10、妨碍磁通量的有感应电流产生，以妨碍磁通量的添加，因此线圈在安培力作用下会添加，因此线圈在安培力作用下会跟着一同转动起来跟着一同转动起来楞次定律的一种了解是妨碍相对运动，从而妨碍磁通楞次定律的一种了解是妨碍相对运动，从而妨碍磁通量的添加，磁铁转动时，相对于线圈转动，所以线圈也同量的添加，磁铁转动时，相对于线圈转动，所以线圈也同方向转动，从而方向转动，从而“妨碍这种相对运动，电磁驱动也可以妨碍这种相对运动，电磁驱动也可以用楞次定律来解释用楞次定律来解释4电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼电磁阻尼电磁驱动电磁驱动不不同同点点成因成因由于导体在磁场中运动由于导体在磁场中运动而产生

11、感应电流，从而而产生感应电流，从而使导体遭到安培力使导体遭到安培力由于磁场运动引起磁通量由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，的变化而产生感应电流，从而使导体遭到安培力从而使导体遭到安培力效果效果安培力的方向与导体运安培力的方向与导体运动方向相反，妨碍物体动方向相反，妨碍物体运动运动导体受安培力的方向与导导体受安培力的方向与导体运动方向一样，推进导体运动方向一样，推进导体运动体运动能量能量转化转化导体抑制安培力做功，导体抑制安培力做功，其他方式的能转化为电其他方式的能转化为电能，最终转化为内能能，最终转化为内能由于电磁感应，磁场能转由于电磁感应，磁场能转化为电能，经过安培力做化为电能，经

12、过安培力做功，电能转化为导体的机功，电能转化为导体的机械能，从而对外做功械能，从而对外做功一样点一样点两者都是电磁感应景象，都遵照楞次定律，都是安两者都是电磁感应景象，都遵照楞次定律，都是安培力妨碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动培力妨碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动(1)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应景象，都遵照电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应景象，都遵照楞次定律；楞次定律；(2)电磁阻尼、电磁驱动景象中安培力的作用效果都电磁阻尼、电磁驱动景象中安培力的作用效果都是妨碍相对运动，应留意电磁驱动中妨碍的结果，导体是妨碍相对运动，应留意电磁驱动中妨碍的结果，导体的运动速度仍要小于磁场的运

13、动速度的运动速度仍要小于磁场的运动速度.解 题 方 法 指 导对应学生用书对应学生用书P26 如下图是高频焊接原理表示图线圈中通以高如下图是高频焊接原理表示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，频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流经过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊感应电流经过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一同，而工件其他部分发热很少以下说法正确的选接在一同，而工件其他部分发热很少以下说法正确的选项是项是()A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B电流变化的频率越低，焊缝处的温度升

14、高得越快电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C工件上只需焊缝处温度升得很高是由于焊缝处的工件上只需焊缝处温度升得很高是由于焊缝处的电阻小电阻小D工件上只需焊缝处温度升得很高是由于焊缝处的工件上只需焊缝处温度升得很高是由于焊缝处的电阻大电阻大【解析】电流的频率越高，待焊工件中磁通量的变【解析】电流的频率越高，待焊工件中磁通量的变化率越大，产生的感应电动势越大，感应电流化率越大，产生的感应电动势越大，感应电流I越大，所越大，所以电流热功率以电流热功率PI2R也越大，温度升高越快，待焊工件也越大，温度升高越快，待焊工件中各处电流大小相等，但焊缝处电阻大，电流热功率大，中各处电流大小相等，但焊缝

15、处电阻大，电流热功率大，而其他部分电阻小，电流热功率小而其他部分电阻小，电流热功率小【答案】【答案】AD【方法总结】【方法总结】(1)分析涡流景象普通运用法拉第电磁感应定律和楞分析涡流景象普通运用法拉第电磁感应定律和楞次定律次定律(2)导体内部可以等效为许多闭合电路导体内部可以等效为许多闭合电路(3)金属内部发热的原理为电流的热效应金属内部发热的原理为电流的热效应答案：答案：D如下图，在如下图，在O点正下方有一个具有理想边境点正下方有一个具有理想边境的磁场，铜球在的磁场，铜球在A点由静止释放，向右摆至最高点点由静止释放，向右摆至最高点B，不，不思索空气阻力，那么以下说法正确的选项是思索空气阻力

16、，那么以下说法正确的选项是()AA、B两点在同一程度线上两点在同一程度线上BA点高于点高于B点点CA点低于点低于B点点D铜球将做等幅摆动铜球将做等幅摆动【分析】电磁阻尼景象中要抓住两点，一是金属可【分析】电磁阻尼景象中要抓住两点，一是金属可以本身构成闭合回路，二是磁通量要发生变化，构成涡以本身构成闭合回路，二是磁通量要发生变化，构成涡流，妨碍相对运动流，妨碍相对运动【解析】铜球进磁场和出磁场的过程中，都有涡流【解析】铜球进磁场和出磁场的过程中，都有涡流产生，妨碍铜球的摆动，从而有机械能转化为内能，产生，妨碍铜球的摆动，从而有机械能转化为内能，A点点高于高于B点，最终铜球将在磁场中做等幅摆动应选

17、点，最终铜球将在磁场中做等幅摆动应选B.【答案】【答案】B【方法总结】【方法总结】电磁阻尼景象作为电磁感应景象的一个特例，可以用电磁阻尼景象作为电磁感应景象的一个特例，可以用电磁感应景象的规律分析，电磁感应景象的规律分析，“阻尼也就是感应电流的效阻尼也就是感应电流的效果妨碍相对运动，从而出现机械能向电能的转化电磁阻果妨碍相对运动，从而出现机械能向电能的转化电磁阻尼景象的分析方法：尼景象的分析方法：(1)运用楞次定律分析导体的受力情运用楞次定律分析导体的受力情况；况；(2)运用力学知识和能量守恒定律分析导体的运动情运用力学知识和能量守恒定律分析导体的运动情况和能量转化情况况和能量转化情况如下图，

18、一个闭合的矩形金属框与一如下图，一个闭合的矩形金属框与一根绝缘轻杆根绝缘轻杆B相连，轻杆上端相连，轻杆上端O点是一个固定转轴，转轴点是一个固定转轴，转轴与线框平面垂直，线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中央，与线框平面垂直，线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中央，线框平面与磁感线垂直现让线框沿垂直磁场方向摆动，线框平面与磁感线垂直现让线框沿垂直磁场方向摆动，在左右摆动过程中，线框遭到磁场力的方向是在左右摆动过程中，线框遭到磁场力的方向是()A向左摆动的过程中，受力方向向左；向右摆动的向左摆动的过程中，受力方向向左；向右摆动的过程中，受力方向向右过程中，受力方向向右B向左摆动的过程中，受力方向向右；向右摆动

19、的向左摆动的过程中，受力方向向右；向右摆动的过程中，受力方向向左过程中，受力方向向左C向左摆动的过程中，受力方向先向左后向右；向向左摆动的过程中，受力方向先向左后向右；向右摆动的过程中，受力方向先向右后向左右摆动的过程中，受力方向先向右后向左D摆动过程中一直不受力摆动过程中一直不受力解析：从妨碍相对运动的角度来看，由于磁通量的变解析：从妨碍相对运动的角度来看，由于磁通量的变化是由线框和磁场间做相对运动引起的，因此感应电流的化是由线框和磁场间做相对运动引起的，因此感应电流的磁场总是妨碍线框相对磁场的运动要妨碍相对运动，磁磁场总是妨碍线框相对磁场的运动要妨碍相对运动，磁场对线框因产生感应电流而产生

20、的作用力场对线框因产生感应电流而产生的作用力安培力一定安培力一定和相对运动的方向相反，即线框向左摆动时受力方向向和相对运动的方向相反，即线框向左摆动时受力方向向右，线框向右摆动时受力方向向左所以右，线框向右摆动时受力方向向左所以B正确正确答案：答案：B如下图，光滑弧形轨道和一足够长的光滑程如下图，光滑弧形轨道和一足够长的光滑程度轨道相连，程度轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂度轨道相连，程度轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管有一光滑螺线管A.在弧形轨道上高为在弧形轨道上高为h的地方，无初速释的地方，无初速释放一磁铁放一磁铁B(可视为质点可视为质点)，B下滑至程度轨道时恰好沿螺线下

21、滑至程度轨道时恰好沿螺线管管A的中心轴运动，设的中心轴运动，设A、B的质量分别为的质量分别为M、m，假设最，假设最终终A、B速度分别为速度分别为vA、vB.(1)螺线管螺线管A将向哪个方向运动？将向哪个方向运动？(2)全过程中整个电路所耗费的电能全过程中整个电路所耗费的电能【分析】磁铁【分析】磁铁B相对线圈运动产生电磁驱动作相对线圈运动产生电磁驱动作用，并且整个运动过程中能量守恒用，并且整个运动过程中能量守恒【解析】【解析】(1)磁铁磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A向右运向右运动

22、动【方法总结】【方法总结】电磁驱动景象是电磁感应景象中妨碍相对运动的又一电磁驱动景象是电磁感应景象中妨碍相对运动的又一个特例，正是这种作用实现了经过磁体的运动导致线圈向个特例，正是这种作用实现了经过磁体的运动导致线圈向同一方向运动的景象分析的根据仍旧是电磁感应的规律同一方向运动的景象分析的根据仍旧是电磁感应的规律和力学知识的结合电磁驱动的分析方法是：和力学知识的结合电磁驱动的分析方法是：(1)运用电运用电磁感应定律分析产生电磁驱动的缘由；磁感应定律分析产生电磁驱动的缘由；(2)运用楞次定律运用楞次定律分析产生电磁驱动的力的方向；分析产生电磁驱动的力的方向；(3)从受力角度和能量角从受力角度和能量角度分析导体的运动情况度分析导体的运动情况如下图，矩形线圈放置在程度薄木板如下图，矩形线圈放置在程度薄木板上，有两块一样的蹄形磁铁，四个磁极中两相邻磁极之间上，有两块一样的蹄形磁铁，四个磁极中两相邻磁极之间的间隔相等，当两块磁铁匀速向右经过线圈时，线圈仍静的间隔相等，当两块磁铁匀速向右经过线圈时，