4.7涡流电磁阻尼和电磁驱动

A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔
B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带
√C.封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决
图1
√D.该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器
例2 (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.机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人身携带的金属物品
例1 (多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产
行业的产品封口环节中，如图1所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当
接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生
大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴
在待封容器的封口处，达到迅速封口的目的.下列有关说法正确的是
√
4.(对电磁驱动的理解)(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6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
√A.圆盘上产生了感应电动势 √B.圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动
E
(2)方向:就是感生电流的方向. 用楞次定律判断.
(3) 电场线:是闭合的曲线.
涡流
如果用图表示这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡， 所以把它叫做涡电流，简称涡流
一、涡流
像其他电流一样，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，产生的热量很多。
一、涡流
涡流的应用
用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中 通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流。 涡流 产生的热量使金属熔化。 利用涡流冶炼金属的优点是 整个过程能在真空中进行，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。
例3 扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外 界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加 磁场来快速衰减其微小振动，如图2所示.无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施 加恒定磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是
在电磁炉的炉盘下有一个线圈。 迅速变化的电流通过电磁炉面板 下方的线圈时，线圈周围产生迅 速变化的磁场，变化的磁场使面 板上方的铁锅底部产生涡流，铁 锅迅速发热，从而达到加热食物 的目的。
一、涡流
涡流的应用
探测地雷的探雷器是利用涡流工作的。 士兵手 持一个长柄线圈在地面扫过，线圈中有变化着 的电流。 如果地下埋着金属物品，金属中会感 应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电 流，使仪器报警。 这种探雷器可以用来探测金 属壳的地雷或有较大金属零件的地雷。 机场的安检门可以探测人身携带的金属物品， 道理是一样的。
一、涡流 涡流的防止
二、电磁阻尼
思考与讨论
如图所示，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。安培力对线圈的运动有什么影响？
磁式电流表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕 在铝框上，指针也固定在铝框上，假定仪表工作 时指针向右转动，铝框中的感应电流沿什么方向？ 由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安 培力。安培力是沿什么方向的？安培力对铝框的 转动产生什么影响？
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
图6
生的磁场导致磁针转动
√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
解析 电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而 加热食物的，属于涡流的应用；安检门是利用涡流工作的；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，是为了减小变压器铁芯内 产生的涡流，属于涡流的防止；变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化 层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止.故C、D正确.
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，这 种现象称为电磁阻尼。
Байду номын сангаас
二、电磁阻尼 思考与讨论
为什么灵敏电流表在运输时总要用导体把两个 接线柱连在一起？
二、电磁阻尼
二、电磁阻尼
二、电磁阻尼
电磁阻尼摆演示
思考与讨论
试着从能量的角度解释电磁阻尼现象
三、电磁驱动
一、涡流
涡流的防止
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，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。因此，我们要想办法减小 涡流。途径之一是增大铁芯材料的电阻 率，常用的铁芯材料是硅钢，它的电阻 率比较大。另一个途径就是用互相绝缘 的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁 芯
4.7 涡流电磁阻尼和电磁驱动
学科素养与目标要求
物理观念：
1.了解涡流的产生、利用和危害. 2.知道电磁驱动和电磁阻尼的原理及应用.
科学思维：
通过电磁驱动和电磁阻尼的实例分析，体会电磁驱动和电磁阻尼的产生机制，能分 析电磁驱动和电磁阻尼的作用.
一、涡流 复习：感生电场
B
(1)定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场
三、电磁驱动
如果磁场相对于导体转动，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。
交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。配置的三个线圈连接到三 相电源上，就能产生类似上面演示实验中的旋转磁场，磁场中的导线框也就 随着转动。就这样，电动机把电能转化成机械能。