涡流、电磁阻尼与驱动

电磁阻尼的理解
1.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，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据 楞次定律，磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生电 磁阻尼. 2.电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场 中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在 电磁阻尼作用.
三、电磁驱动 1.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。线圈转动与磁 铁2磁.应同式用向速：，度感但表应转等电速。动小机于、磁电铁能，表即、同汽向车异上步用。的电
请你比 电较磁：阻尼与电磁驱动的区别与联系：
(1)电磁阻尼：当导磁体场在中
运动时，导体中产生的感
应电流会使导体受到阻安碍培力，安培力总是
何导感体应中电都流会产生
，电流水在中导的体旋中涡组成闭
合回路，很像
，所以把它叫做涡电流，
简称涡流.
快 ΔB 大 Δt
2.涡大流大小的决定因素：小磁场变化越 ( 越 )，导体
的 真空横冶炼炉 探截雷器 面
积
S
越 ，导体材料的电阻率越 ，形成的涡流就越
大.
相互绝缘的硅钢片
3.应用：
、
、安检门等.
涡流的理解、利用和防止
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
【试题】如图所示，一金属球用绝缘细线悬挂于O点，
将金属球拉离平衡位置并释放，金属球摆动过程中经过 有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边 界．若不计空气阻力，则( )
二、电磁阻尼
1.电磁阻尼：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2.应动用—:—磁电电磁式阻仪尼表。、电气机车的电磁制动、阻尼 摆等. (1)为什么用铝框做线圈骨架？
二、电磁阻尼 (2) 微安表的表头在运输时为何应该把两个接线柱 连在一起？
构成闭合回路，防止指针摆动。
7 涡流、电磁阻尼和电 磁驱动
杨伟勤
学习目标 1.知道涡流的产生原因及涡流的防止和应用.
2.知道电磁阻尼和电磁驱动的原理和应用.
一、涡流
当磁场变化时，在磁场周围会产生感生电
场，使导体中的自由电子定向移动产生感应电流，
闭合的曲线像旋涡一样，我们把它叫涡电流——
涡流。 B
金
属
E
片
一、涡流
1.涡流：当线圈中的电流随时间变化时,这个线 圈附近的任何导体中都会产生感应电流——涡 流. （1）涡流是在整块金属内产生的感应电流。 （2）涡流的产生遵守法拉第电磁感应定律。
【试题】(多选) 如图所示，闭合金属环从光滑曲面上 h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度 为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，则（ ） A.若是匀强磁场，环上升的高度小于 h B.若是匀强磁场，环上升的高度等于 h C.若是非匀强磁场，环上升的高度等 于h D.若是非匀强磁场，环上升的高度小
【试题】(多选) 如图所示，A、B为大小、形状均相同 且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在 相同高度.两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端 距管口等高处无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小 A球.A先管落是到用地塑面料.下制面成对的于，两B管管是的用描铜述中可能正确的是 制（成）的 B.A管是用铝制成的，B管是用胶木 制成的 C.A管是用胶木制成的，B管是用塑 料制成的
【试题】(多选)如图9所示是用涡流金属 探测器探测地下金属物的示意图，下列 说法中正确的是（ ） A.探测器内的探测线圈会产生交变磁场 B.只有有磁性的金属物才会被探测器探测 到 C.探测到地下的金属物是因为探头中产生 了涡流 D.探测到地下的金属物是因为金属物中产 生了涡流
【试题】（多选）下列哪些措施是为了防止涡流 的危害（ ）
【试题】一个闭合线圈放在蹄形磁铁的 两磁极之间，如图所示，蹄形磁铁和闭 合线圈都可以绕轴转动.当蹄形磁铁顺时 针转动时线圈也顺时针转动；磁铁逆时 针(1)转蹄动形时磁线铁圈转也动逆时时，针穿转过动线. 圈的磁通 变量是否变化？ 化(2).线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与 磁铁的转动速度什么关系？
C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋12mv2
【试题】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.乙做匀速运动
一、涡流
2.涡流的热效应：金属块中的涡流也要产生热量,
Байду номын сангаас
如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量
也很多。 真空冶炼炉
高频焊接 焊
线圈导
接
线
处
交流电
源
电磁炉
待焊接元件
一、涡流
3.涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的 电流，使仪器报警。
金属探测仪
探雷器
一、涡流
门框
安检门 线圈
金属块
报警电路
~ 交流 电
线圈内产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动力使线 圈转动起来.线圈的转速小于磁铁的转速.
【试题】(多选)如图所示，蹄形磁铁和 矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动.从上 向下看，当磁铁逆时针转动时，则 A.线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同 B.线圈将逆时针转动，转速比磁铁小 C.线圈转动时将产生大小、方向周期性 变化的电流 D. 线 圈 转 动 时 感 应 电 流 的 方 向 始 终 是 abcda
1.产生涡流的两种情况 (1)块状金属放在变化的磁场中. (2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动. 2.产生涡流时的能量转化 (1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终 转化为内能. (2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，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.
【试题】光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如
图所示，抛物线的方程是y＝x2，下半部处在一个水平
方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中
的虚线所示)，一个小金属块从抛物面上y＝b(b>a)处以
速度v沿抛物面下滑，假设抛物面足够长，小金属块沿
抛物面下滑后产生的焦耳热总量是( )
A．mgb
B.12mv2
一、涡流 3.危害：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。 4. 防止（减少涡流的途径）： ①增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。
一、涡流
②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅 钢铁芯。
涡流（小结）
1.涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任
【试题】(多选)如图4所示是高频焊接 原理示意图.线圈中通以高频变化的 电流时，待焊接的金属工件中就会产 生感应电流，感应电流通过焊缝产生 很多热量，将金属熔化，把工件焊接 在A.一电起流，变而化工的件频其率他越部高分，发焊缝热处很的少温，度升高的越快 以B.下电说流法变正化确的的频是率（越低），焊缝处的温度升高的越快 C.工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的 电阻小 D.工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的
A．金属球向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度 B．在进入和离开磁场时，金属球中均有感应电流 C．金属球进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感 应电流也越大
D．金属球最终将静止在平衡位置
【试题】(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， A磁.圆针盘也上随产着生一了起感转应电动动起势来，但略有滞后. B下.圆列盘说内法的正涡确电的流是产生的磁场导致磁针转动 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
导体的运
动，这种现象称为电磁阻尼.
(2)电磁驱动：若磁场相对导体转动，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相驱反动. 阻碍
(3)电磁阻尼中安培力的方向与导体相运同动方推向动
，
导体运动；电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方
【试题】弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁.将磁铁托起 到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来. 如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振 动时穿过它(如图2所示)，磁铁就会很快停下来，解释这 个现象.