4.7涡流电磁阻尼和电磁驱动解析课件

A．防止涡流
B．利用涡流
C．起电磁阻尼的作用 D．起电磁驱动的作用
解析：线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随 之转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流．涡流阻碍 线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来．所以，这样做的目 的是利用涡流来起电磁阻尼的作用．
答案：BC
（2）、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。
复习回顾: “互感”和“自感”产生的 感应电动势是动生电动势,还是感生电 动势?
Ｃ
B
金
属
E
片
Ｄ
B变化导体环中发生的现象? 如果环不断增粗直到变成一 圆盘又会发生什么现象?
根据麦克斯韦电磁场理论，当如右图 所示的磁场变化(可能是由于产生磁场的 电流变化)时，在磁场周围会产生感生电 场，导体中的自由电子就会在此电场力的 作用下定向移动从而产生感应电流，这种 感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线，我 们把它叫涡电流。简称涡流
图4－7－2
解析：第一种情况下，阻尼摆进入有界磁场后，在摆中会形 成涡流，而金属薄片在磁场中所受的安培力总是阻碍金属片 的摆动，因此会很快停下来；第二种情况下，将金属摆改成 梳齿状，阻断了涡流形成的回路，从而减弱了涡流，受到的 阻碍会比先前小得多，所以会摆动较长的时间。 答案：前者摆中形成较强涡流，后者改成梳齿状，减弱了涡 流，受到阻碍变小。
二、涡冶炼炉
(3)高频焊接
焊
(2)电磁炉
线圈导线
接
炉盘下的线圈中通入交流
处
电，使炉盘上的金属中 产生涡流，从而生热。
电源
待焊接元件
热效应的危害：发热浪费能量。
• 变压器、电机的铁芯都不是整块金属，而是由许多 相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成的，以 减少涡流和电能的损耗，同时避免破坏绝缘层。
4.如图4－7－3所示，闭合铝框和条形磁 铁位于同一平面内，现让条形磁铁绕 OO′转动，发现铝框也随之转动，这 种现象叫做______________，若固定 图4－7－3 铝框，而让条形磁铁绕OO′轴转动起来，不考虑轴摩 擦及空气阻力，结果条形磁铁____________，这种现 象叫做____________。
解析：当条形磁铁转动时，铝框中因磁通量变化，产生 感应电流，铝框将在安培力作用下发生转动，这种现象 叫做电磁驱动；当铝框固定不动时，条形磁铁转动也会 使铝框中产生感生电流，而感应电流将阻碍这种相对运 动，使条形磁铁很快停下来，这种现象叫做电磁阻尼。 答案：电磁驱动 很快停下来 电磁阻尼
• 减少涡流的方法： 增大回路的电阻。
二、涡流的效应：
2、磁效应 ：
金属探测器（探雷器、机场安检门等）
3、机械效应 ：
（1）、电磁阻尼：导体在磁场中运动时，感应电流使 导体受到安培力而总是要阻碍导体的相对运动的现象。 应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等.
例题：磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈绕 在铝框上，这样做的目的是( )
1．下列应用与涡流有关的是
()
A．家用电磁炉
B．家用微波炉
C．真空冶炼炉
D．探雷器
解析：家用电磁炉和真空冶炼炉利用涡流的热效应
工作，探雷器利用涡流的磁效应工作，而微波炉利
用高频电磁波工作。
答案：ACD
2．甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给 以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经相同的 时间后便停止；若将环置于磁感应强度为B且大小相同 的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转 轴与磁场方向垂直，如图4－7－1所示，当甲、乙两环 同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是 ()
电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
电磁阻尼
电磁驱动
产生电
由于磁场相对于导体运
流的原 由于导体在磁场中运动 动，导体中产生感应电
区
因
流
别
安培力 方向
安培力方向与导体运动 方向相反，阻碍导体运 动
导体受安培力方向与导 体运动方向相同，推动 导体运动
联 都属于电磁感应现象，安培力的作用效果是阻碍导体与磁 系 场间发生相对运动
图4－7－1
A．甲环先停
B．乙环先停
C．两环同时停下 D．无法判断两环停止的先后
解析：甲不产生感应电流，乙产生感应电流，机械能不
断转化为内能，故乙环先停下来。
答案：B
3.图4－7－2是称为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固定一 金属薄片，轻质杆可绕上端O点在竖直面内转动，一水 平有界磁场垂直于金属薄片所在的平面。使摆从图中 实线位置释放，摆很快就会停止摆动；若将摆改成梳 齿状，还是从同一位置释放，摆会摆动较长的时间。 试定性分析其原因。
4．应用 (1)涡流热效应的应用，如真空冶炼炉。 (2)涡流磁效应的应用，如地雷探测器、机场的安检门。 （3）机械效应：电磁阻尼和电磁驱动 5．涡流的危害及防止 (1)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，从而危害到线圈绝缘材料的寿命，严重 时会使材料报废；其次涡流发热要消耗额外的能量，使电机、 变压器的效率降低。
B
E
一、涡流
1．定义：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，很像水的漩涡，把它叫做 涡电流，简称涡流．
2．产生：把金属块放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动时，金 属块内都会产生涡流．
涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律． 3．特点：电流在金属块内自成闭合回路， 整块金属的电阻很小，涡流往往很强．
• 线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异 步。
• 应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速 度表等。
例题2．如右图所示，让一金属圆盘接近磁铁的两极，但不 接触．使磁铁转动，圆盘也会跟着转动．这种现象称为“ 电磁驱动”．请你说明电磁驱动的原理．
解析：当蹄形磁铁转动时， 圆盘上不同位置的磁通量发生变 化，因而圆盘中会有涡流形成， 该涡流的磁场阻碍磁通量的变化 ，使圆盘随着磁铁一起转，但圆 盘转动速度比磁铁慢．
1．涡流的实质 (1)涡流仍然是由电磁感应而产生的，它仍然遵循感应 电流的产生条件，特殊之处在于涡流产生于块状金属中。 (2)严格地说，在变化的磁场中的一切导体内都有涡流 产生，只是涡流的大小有区别，以致一些微弱的涡流被我 们忽视了。
2．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。 (2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 3．涡流中的能量转化 涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并最终在金 属块中转化为内能。如果金属块放在了变化的磁场中，则 磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果是金属块进出 磁场或在非匀强磁场中运动，则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。
(2)为了减少涡流，变压器、电机里的铁芯不是由整块的 钢铁制成，而是用薄薄的硅钢片叠合而成。一方面硅钢片的 电阻率比一般钢铁的要大，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，进一步地减小 了涡流的发热。计算表明：涡流的损耗与硅钢片的厚度的平 方成正比。
［试身手·夯基础］