《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》3

1、 回顾与思考回顾与思考 根据麦克斯韦电磁场理论：根据麦克斯韦电磁场理论： 变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场。叫感生电场。 磁场变化产生感生电场，导磁场变化产生感生电场，导体放在感生电场中，其中的自由体放在感生电场中，其中的自由电荷在感生电场力方向运动，产电荷在感生电场力方向运动，产生感应电流，电流的分布与感生生感应电流，电流的分布与感生电场线分布类似。电场线分布类似。 这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡，这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称所以把它叫做涡电流，简称涡流涡流。一、涡流一、涡流（eddy curr

2、ent） 定义：定义：块状金属块状金属在变化的磁场中在变化的磁场中或或在磁场中运动时，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金属块内产生的自成闭合回路的感应电流，叫涡电流，叫涡电流，简称涡流。简称涡流。 涡流是涡流是整块整块导体发生导体发生的电磁感应现象，同样遵的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律守电磁感应定律 金属块中的涡流也要产生金属块中的涡流也要产生热量热量，如果金属的，如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。涡流的利用涡流的利用真空冶炼炉真空冶炼炉 高频感应炉高频感应炉：利用涡流的热效应来熔化金属。：利用涡流的热效应来熔化

3、金属。交流电的频率越高，金属熔炉中的感应电动势就越大，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。金属材料的电阻率越小，产生的涡流热效应就越强。 高频感应炉优点高频感应炉优点：速：速度快，温度易控制，整个度快，温度易控制，整个过程在真空中进行，能避过程在真空中进行，能避免有害杂质混入被冶炼的免有害杂质混入被冶炼的金属中，适于冶炼特种合金属中，适于冶炼特种合金和特种钢。金和特种钢。涡流的利用涡流的利用高频焊接高频焊接 高频焊接机原理高频焊接机原理：线圈中通以高频电流，内：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，频率越部焊接工件由

4、于电磁感应产生感应电流，频率越高，产生的感应电流越大。由于高，产生的感应电流越大。由于焊接缝处接触电焊接缝处接触电阻很大阻很大，放出的热量很多，致使温度升高将金属，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。熔化，焊接在一起。应用于焊接自行车车架。 思考与讨论思考与讨论 电动机和变压器的工作原理都跟电磁感应现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，象有关，内部都有铁芯结构，为什么电动机和变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？绝缘的薄硅钢片叠合而成？ 电动

5、机、变压器的线圈都绕在铁芯上线圈电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上线圈中流过变化的电流，中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器发热，浪费了能量，还可能损坏电器思考与讨论思考与讨论 怎样减少涡流损耗？怎样减少涡流损耗？交变电流交变电流交变电流交变电流整块铁心整块铁心彼此绝缘的薄片彼此绝缘的薄片 变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施涡流的防止涡流的防止 变压器、电动机的铁芯不采用整块金属，变压器、电动机的铁芯不采用整块金属，由许多相互绝缘的由许多相互绝缘的电阻率很大电阻率很大的薄硅钢片叠合而成，的薄硅钢片叠合而成

6、，目的就是为了目的就是为了减弱减弱铁芯中由于电磁感应而产生的铁芯中由于电磁感应而产生的涡流的热效应涡流的热效应，从而减少电能的损耗。，从而减少电能的损耗。思考与讨论思考与讨论 一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向。安培置时感应电流的方向和所受安培力的方向。安培力对线圈的运动有什么影响？力对线圈的运动有什么影响？ （P27）磁电式电流表使用铝框做线圈骨架）磁电式电流表使用铝框做线圈骨架有什么好处？有什么好处？ 铝框在磁场中转动时产铝框在磁场中转动时产生感应电流，磁场对感应电生感应电流，磁场对感应电流作用力阻碍铝框的转动，流作用力阻碍铝框的转动，指针随着铝框很快就稳定地指针随着铝框很快就稳定地指在读数位置上，达到能够指在读数位置上，达到能够迅速读出数据的功能。迅速读出数据的功能。二、电磁阻尼二、电磁阻尼 导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力的方向总是阻碍导体的运安培力的作用，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为动，这种现象称为电磁阻尼电磁阻尼。 做一做做一做： 取一灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针取一灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。相对表盘摆动的情况。 用导线把灵敏电流计用导线把灵敏电流计的两个接线柱连在一起