有关涡流现象及相关应用
涡流的应用及危害
涡流的应用及危害涡流是一种物理现象,指的是在导电材料中,当磁场的强度或方向发生改变时,导电体内会产生感应电流,从而形成环流的现象。
涡流具有广泛的应用和一定的危害性。
涡流的应用:1. 涡流制动:涡流制动是一种利用涡流效应实现制动的方法。
当导体快速通过磁场时,会产生涡流,涡流与导体运动方向相反,由此产生了制动力。
涡流制动广泛应用于列车、电梯和一些机械设备上,具有制动力稳定、无噪音和使用寿命长的特点。
2. 涡流加热:利用涡流的热效应可以实现涡流加热。
当导体通过交变磁场时,涡流会在导体内部产生,涡流通过导体产生热量,从而将导体加热。
涡流加热广泛应用于电磁炉、感应加热设备和工业加热等领域,具有加热均匀、效率高和加热速度快的优点。
3. 无损检测:涡流无损检测是一种利用涡流效应检测金属材料表面和内部缺陷的方法。
当涡流经过金属材料时,会与缺陷之间产生相互作用,从而改变涡流的强度或其他参数,通过测量这些变化来判断材料的质量。
涡流无损检测广泛应用于航空航天、汽车制造、金属加工等领域,具有高精度、非破坏、实时性好的特点。
4. 涡流电磁悬浮:涡流电磁悬浮是一种利用涡流效应实现悬浮和控制的技术。
当导体通过磁场时,产生的涡流与磁场之间会发生相互作用,从而形成一种稳定的悬浮力。
涡流电磁悬浮被广泛应用于磁悬浮列车、精密仪器、高速磨床等领域,具有悬浮稳定、响应速度快和摩擦损失小的特点。
涡流的危害:1. 能源损耗:涡流产生时,会引起能量的损耗。
在一些设备和电路中,涡流引起的能量损耗往往是一种不可忽视的因素,需要通过优化设计和降低涡流损耗的方法来减少能源的浪费。
2. 热效应:由于涡流在导体内部产生热量,当涡流过大时,容易导致导体过热。
如果不能有效地散热,导致的高温可能会影响设备的性能、损坏导体材料甚至引发火灾等安全问题。
3. 电磁干扰:涡流产生的磁场可能对周围的电子设备产生干扰,影响设备的正常工作。
特别是在高频高压的环境下,涡流产生的电磁干扰会更加明显,需要采取屏蔽和防护措施来减少干扰。
电动涡流现象及应用
电动涡流现象及应用电动涡流现象是指在电磁场作用下,导体内部存在涡流的现象。
电动涡流现象是一种通常被忽视的现象,但在电磁感应、非破坏性检测、热处理、液体金属泵等领域有很广泛的应用。
电动涡流现象的发生电动涡流现象是由Maxwell在19世纪初首先发现的,是电磁感应现象的一种。
当导体在外加电磁场中运动时,由于电磁感应作用,导体内部会产生涡流,并造成能量损耗和热损失,同时也会影响到电流的流动。
具体来说,当导体在磁场中运动时,由于磁通量的变化,导体内部会产生感应电动势,引起电流在导体内部形成环形涡流,这种涡流浸入到金属材料内部,导致金属材料发生能量损失,变得更加热,产生热效应,从而更加显著地表现出纹路和气体气孔,影响了金属材料的质量,并使它的表面变得不光滑。
电动涡流现象的应用电动涡流现象应用极为广泛,主要包括电磁感应、非破坏性检测、热处理、液体金属泵等领域。
电磁感应电磁感应是涡流产生的基础。
涡流只有在导体中存在交变磁场时才能够感应产生。
大多数的涡流检测方法都是利用这个原理,从而达到检测不同材质导体或区域的目的。
非破坏性检测非破坏性检测是指检测材料或部件的缺陷或变化,而不影响其使用性能和完整性。
电动涡流检测技术被广泛用在这个领域。
在该技术中,导电材料表面不规则以及杂质、裂纹等缺陷都会产生涡流,并且会影响到涡流的磁场,通过检测涡流的改变,可以判断材料表面缺陷和杂质大小及数量,从而快速判断出材料的性能以及检测效果。
热处理热处理是指将材料加热后,使得材料的性质发生改变,从而达到预期的目的。
电动涡流加热技术被广泛用于热处理的领域。
由于导体内产生涡流会形成局部加热,故可实现材料局部加热处理,非常适用于小型、复杂构形的工件热处理。
液体金属泵液体金属泵是指将液态金属从一个容器倒入另一个容器的操作。
液体铝、铜等有韧性的金属不能像其他液体那样简单地通过泵抽出。
为了解决这个问题,人们采用了电动涡流泵,这种泵将金属漩涡激发成内径为管的涡流管(双膜涡流管),由于相邻内涵的反相,涡流管会向前推动液态金属,从而实现液体金属的运输。
涡流原理的应用与危害
涡流原理的应用与危害涡流原理简介涡流是一种电磁现象,指的是当导体中有变化的磁场时,会在导体内产生感应电流,这种电流被称为涡流。
涡流存在于导体的表面,具有循环状的特点。
涡流产生的原理是根据法拉第电磁感应定律,即变化的磁场会引起感应电流。
涡流原理的应用涡流原理在许多领域都有广泛的应用,以下列举了几个常见的应用:1. 无损检测涡流无损检测是一种非破坏性检测方法,可以用来检测导体中的表面或近表面缺陷。
通过利用涡流感应的原理,检测器可以测量导体表面感应电流的变化,从而确定是否存在缺陷。
2. 电磁制动器涡流制动器是一种利用涡流原理制动物体的装置。
当导体进入磁场中时,由于涡流的产生,导体会受到阻力,从而减速或停止运动。
涡流制动器常用于减速器、电梯以及车辆的制动系统中。
3. 涡流测厚仪涡流测厚仪是一种用来测量导体厚度的仪器。
通过涡流原理,仪器可以测量导体表面感应电流的变化,从而计算出导体的厚度。
4. 涡流计量器涡流计量器是一种利用涡流原理测量流体流量的仪器。
当导体中有涡流通过时,涡流计量器可以测量感应电流的变化,并据此计算出流体的流量。
涡流原理的危害尽管涡流原理有许多应用,但在某些情况下,涡流也可能带来一些危害。
1. 能量损失涡流产生的感应电流会引起能量的损耗。
这种能量损耗可能会导致电路的效率降低,并且在一些应用中需要消耗额外的能量来抵消涡流的影响。
2. 温升问题当涡流通过导体时,由于电阻产生的热量会导致导体温度升高。
这可能会对设备的性能和寿命产生负面影响,尤其是在高功率应用中。
3. 电磁干扰涡流产生的电场和磁场可能会对周围的电子设备产生干扰。
这可能导致设备误操作、信号干扰或数据丢失。
4. 阻碍电磁波传输涡流的产生会对电磁波的传输产生阻碍,这可能会影响无线通信设备的性能。
结论涡流原理具有广泛的应用,包括无损检测、电磁制动器、涡流测厚仪和涡流计量器等。
然而,涡流也带来了一些危害,如能量损失、温升问题、电磁干扰和阻碍电磁波传输。
涡流现象及其应用
第七节涡流现象及其应用[学习目标]1.认识什么是涡流,理解涡流的成因及本质.(重点)2.了解涡流加热,涡流制动,涡流探测在生产、生活和科技中的应用.(重点)3.了解在生产、生活中避免或减少涡流的方法.(难点)一、涡流现象1.涡流:整块导体内部因发生电磁感应而产生的感应电流.2.影响涡流大小的因素:导体的外周长越长,交变磁场的频率越高,涡流就越大.二、涡流现象的应用与防止1.涡流的应用(1)电磁灶:电磁灶是涡流现象在生活中的应用,采用了磁场感应涡流的加热原理.(2)感应加热:在感应炉中,有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈,其工作原理也是涡流加热.(3)涡流制动:当导体在磁场中运动时,会在导体中激起涡流,涡流与磁场相互作用产生一个动态阻尼力,从而提供制动力矩阻碍导体的运动.(4)涡流探测:通有交变电流的探测线圈,产生交变磁场,当靠近金属物时,在金属物中激起涡流,隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈中,改变通过探测线圈电流的大小和相位,从而探知金属物.2.涡流的防止(1)原理:缩小导体的体积,增大材料的电阻率.(2)事例:电机和变压器的铁芯用硅钢片叠压而成.(3)目的:减少电能损失.1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)涡流有热效应,但没有磁效应.(×)(2)把金属块放在变化的磁场中可产生涡流.(√)(3)涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流.(×)(4)金属探测器是利用涡流现象.(√)(5)电表线圈用铝框作线圈骨架不是利用涡流现象.(×)2.如图所示,金属球(铜球)下端有通电的线圈,今把小球拉离平衡位置后释放,此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)()A.做等幅振动B.做阻尼振动C.振幅不断增大D.无法判定B[小球在通电线圈磁场中运动,小球中产生涡流,故小球要受到安培力作用阻碍它的相对运动,做阻尼振动,故振幅越来越小,A、C、D错误,B正确.] 3.下列做法中可能产生涡流的是()A.把金属块放在匀强磁场中B.让金属块在匀强磁场中做匀速运动C.让金属块在匀强磁场中做变速运动D.把金属块放在变化的磁场中D[涡流就是整个金属块中产生的感应电流,所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件,即穿过金属块的磁通量发生变化.而A、B、C 中穿过金属块的磁通量不变化,所以A、B、C错误,把金属块放在变化的磁场中时,穿过金属块的磁通量发生了变化,有涡流产生,所以D正确.]对涡流的理解1.涡流的产生涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象,当导体处在变化的磁场中,或者导体在非匀强磁场中运动时,导体内部可以等效成许许多多的闭合电路,当穿过这些闭合电路的磁通量变化时,在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流,即导体内部产生了涡流.2.涡流的特点(1)电流强:当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时,由于整块金属的电阻很小,涡流往往很强.(2)功率大:根据公式P=I2R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.3.能量转化伴随着涡流现象,常见以下两种能量转化.(1)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;(2)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.【例1】如图所示,在光滑水平桌面上放一条形磁铁,分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度,让其向磁铁滚去,观察小球的运动情况()A.都做匀速运动B.铁球、铝球都做减速运动C.铁球做加速运动,铝球做减速运动D.铝球、木球做匀速运动C[铁球靠近磁铁时被磁化,与磁铁之间产生相互吸引的作用力,故铁球将加速运动;铝球向磁铁靠近时,穿过它的磁通量发生变化,因此在其内部产生涡流,涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用,所以铝球向磁铁运动时会受阻碍而减速;木球为非金属,既不能被磁化,也不产生涡流现象,所以磁铁对木球不产生力的作用,木球将做匀速运动.综上所述,C项正确.]涡流现象的分析方法(1)涡流是整块导体中发生的电磁感应现象,分析涡流一般运用楞次定律和法拉第电磁感应定律.(2)导体内部可以等效为许多闭合电路.(3)导体内部发热的原理是电流的热效应.1.电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流,使锅体发热从而加热食物.下列相关的说法中正确的是()A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D.电磁炉的上表面一般都是用金属材料制成,以加快热传递减少热损耗A[锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关,故A正确;直流电不能产生变化的磁场,在锅体中不能产生感应电流,电磁炉不能使用直流电,故B错误;锅体只能用铁磁性导体材料,不能使用绝缘材料制作锅体,故C错误;电磁炉的上表面如果用金属材料制成,使用电磁炉时,上表面材料发生电磁感应要损失电能,电磁炉上表面要用绝缘材料制作,故D错误.],对涡流的应用与防止的理解1.电磁阻尼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.电磁驱动如果磁场相对于导体运动,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.3.电磁阻尼与电磁驱动的比较由绕OO ′轴转动,两磁极靠近铜盘,但不接触,当磁铁绕轴转动时,铜盘将( )A .以相同的转速与磁铁同向转动B .以较小的转速与磁铁同向转动C .以相同的转速与磁铁反向转动D .静止不动思路点拨:①磁铁转动时,铜盘中会产生涡流.②由楞次定律可分析铜盘的转动.B [因磁铁的转动,引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流,进而受安培力作用而发生转动,由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动,所以铜盘与磁铁同向转动,又由产生电磁感应的条件可知,铜盘中能产生电流的条件必须是磁通量发生变化.故铜盘转动方向与磁铁相同而转速较小,不能与磁铁同速转动,所以正确选项是B.]对电磁阻尼和电磁驱动的理解(1)电磁阻尼是感应电流所受的安培力对导体做负功,阻碍导体运动;而电磁驱动是感应电流所受的安培力对导体做正功,推动导体的运动.(2)在两种情况下,安培力均是阻碍导体与磁场之间的相对运动.(3)在电磁驱动中,主动部分的速度(或角速度)大于被动部分的速度(或角速度).(4)电磁阻尼和电磁驱动都是电磁感应现象,均可以根据楞次定律和左手定则分析导体的受力情况.训练角度1:电磁阻尼问题2.如图所示,用丝线悬挂闭合金属环,悬于O点,第一种情况是虚线左边有匀强磁场,右边没有磁场。
(完整版)有关涡流现象及相关应用
《涡流现象及其应用》教学设计广州市花都区实验中学物理科陈丽华★新课标要求(一)知识与技能1.知道涡流是如何产生的。
2.知道涡流对我们有不利和有利的两方面,以及如何利用和防止。
3.知道电磁阻尼和电磁驱动。
(二)过程与方法培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。
(三)情感、态度与价值观培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。
★教学重点1.涡流的概念及其应用.2.电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
★教学难点电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
★教学方法通过演示实验,引导学生观察现象、分析实验★教学用具:电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置(可拆变压器)、电磁阻尼演示装置(示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁),电磁驱动演示装置(U形磁铁、能绕轴转动的铝框).★教学过程(一)引入新课教师:出示电动机、变压器铁芯,引导学生仔细观察其铁芯有什么特点?学生:它们的铁芯都不是整块金属,而是由许多薄片叠合而成的。
教师:为什么要这样做呢?用一个整块的金属做铁心不是更省事儿?学习了涡流的知识,同学们就会知道其中的奥秘。
(二)进行新课1、涡流教师:[演示1]涡流生热实验。
在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2 mm的铁板,铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。
在原线圈接交流电。
几分钟后,让学生摸摸铁芯和铁板,比较它们的温度,报告给全班同学。
学生:铁板的温度比铁芯高.教师:为什么铁芯和铁板会发热呢?原来在铁芯和铁板中有涡流产生。
安排学生阅读教材,了解什么叫涡流?学生:当线圈中的电流发生变化时,这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。
这种电流看起来很像水的旋涡,所以叫做涡流。
师生共同活动:分析涡流的产生过程.分析:如图所示,线圈接入反复变化的电流,某段时间内,若电流变大,则其磁场变强,根据麦克斯韦理论,变化的磁场激发出感生电场。
导体可以看作是由许多闭合线圈组成的,在感生电场作用下,这些线圈中产生了感生电动势,从而产生涡旋状的感应电流。
由于导体存在电阻,当电流在导体中流动时,就会产生电热,这就是涡流的热效应。
涡流现象及其应用
③涡流探测: 涡流探测:
金属探测器(探雷器、机场安检门等) 金属探测器(探雷器、机场安检门等) 。
(2)危害:发热浪费能量。 危害:发热浪费能量。
变压器、电机的铁芯都不是整块金属, 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, 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。 涡流和电能的损耗,同时避免破坏绝缘层。 减少涡流的方法:增大回路的电阻。 减少涡流的方法:增大回路的电阻。 涡流与前面讲过的在线形闭合电路中的感应电流不同, 涡流与前面讲过的在线形闭合电路中的感应电流不同, 它是在整块金属内产生的感应电流。 它是在整块金属内产生的感应电流。 用硅钢片做变 压器的铁芯
•线圈转动与磁铁同向,但转速小于磁铁,即同向异步。 线圈转动与磁铁同向,但转速小于磁铁,即同向异步。 线圈转动与磁铁同向 •电磁阻尼是导体相对于磁场运动,而电磁驱动是磁场 电磁阻尼是导体相对于磁场运动, 电磁阻尼是导体相对于磁场运动 相对于导体运动。 相对于导体运动。安培力的作用都是阻碍它们间的相对 运动。 运动。
2、涡流的作用效果: 涡流的作用效果:
(1)应用
①热效应: 热效应:
电磁炉(炉盘下的线圈中通入交流电, 电磁炉(炉盘下的线圈中通入交流电,使炉 的金属中产生涡流,从而生热。) 盘上 的金属中产生涡流,从而生热。)
感应加热: 感应加热:高频感应炉
②机械效应
涡流制动: 涡流制动:
导体在磁场中运动时, 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。 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、 应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等
第八节 涡流现象及其应用
(1)电磁阻尼现象:把铜板做成的摆放到电磁铁的磁场中,当 电磁铁未通电时,摆要往复多次,摆才能停止下来.如果电磁 铁通电,磁场在摆动的铜板中产生涡流.涡流受磁场作用力的 方向与摆动方向相反,因而增大了摆的阻尼,摆很快就能停止
1.涡流现象 例1 电磁炉(或电磁灶)是采用电磁感应原理产生涡流加热的,它 利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场,当变化的磁场通过含铁 质锅的底部时,即会产生无数细小涡流,使锅体本身自行高速升温, 然后再加热锅内食物.电磁炉工作时产生的电磁波,完全被线圈底 部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收,不会泄漏,对人体健康无 危害.关于电磁炉,以下说法中正确的是( A B.电磁炉是利用变化的磁场产生涡流,使含铁质锅底迅速升温, )
②电磁炉:电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡电流加热原理, 利用电流通过线圈产生磁场,当磁场内的磁感线通过铁质锅底 时会产生无数的涡流使锅的本身自行高速发热,然后再作用于 锅内食物.这种最新的加热方式,能减少热量传递的中间环节, 可大大提升制热效率,比传统炉具(电炉、气炉)节省能源一
3.涡流的磁效应
A.S闭合时振幅逐渐减小,S
B.S闭合时振幅逐渐增大,S C .S
D.S闭合或断开,振幅都不发生变化
【解析】
S
断开时,磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变化,线
圈中无感应电流,振幅不变;S闭合时有感应电流,有电能产生; 磁铁的机械能越来越少,振幅逐渐减少,A 答案 点拨 A 涡流的产生也是一个能量转化的过程,无涡流时,磁铁和弹簧
C.电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对
D.电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热
【解析】由以上电磁炉的工作原理可知,A、D错误,B
C是微波炉的加热原理.
利用涡流的例子
利用涡流的例子在我们的日常生活和工业生产中,涡流现象有着广泛的应用。
涡流,简单来说,就是由于电磁感应在导体内部形成的环形电流。
虽然它看不见摸不着,但却在很多方面发挥着重要作用。
先来说说电磁炉。
这是我们在厨房中常见的电器。
电磁炉的工作原理就巧妙地利用了涡流。
当电磁炉接通电源后,内部的线圈会产生交变磁场。
放在电磁炉上的锅具一般是由铁磁性材料制成的,在交变磁场的作用下,锅具内部就会产生涡流。
涡流会使锅具自身发热,从而实现对食物的加热烹饪。
与传统的炉灶相比,电磁炉具有加热速度快、效率高、易于控制温度等优点。
而且,由于没有明火,使用起来也更加安全和清洁。
在冶金工业中,涡流也大显身手。
比如高频感应炉,就是利用涡流来熔炼金属的。
将金属材料放入感应线圈中,当线圈中通以高频交变电流时,金属内部会产生强大的涡流。
这些涡流产生的焦耳热能够使金属迅速升温融化。
这种熔炼方式不仅加热速度快、效率高,而且能够精确控制熔炼温度和成分,从而保证金属材料的质量。
在电力领域,涡流有时候却是需要被避免的。
比如变压器中的铁芯,为了减少涡流带来的能量损耗,铁芯通常是由一片片相互绝缘的硅钢片叠合而成。
这样,就阻断了涡流的通路,大大降低了涡流的强度,减少了能量的损失。
否则,如果铁芯是一整块的金属,涡流就会很强,导致大量的电能转化为热能,不仅浪费能源,还可能会使变压器过热而损坏。
再说说涡流探伤技术。
这是一种无损检测方法,广泛应用于工业生产中的质量检测。
其原理是当给检测线圈中通以交变电流时,如果被检测的工件表面或近表面存在缺陷,就会引起涡流的变化。
通过检测涡流的变化,就可以判断工件是否存在缺陷以及缺陷的位置和大小。
这种检测方法具有速度快、准确性高、不需要破坏工件等优点,对于保障产品质量和生产安全具有重要意义。
还有涡流制动。
在一些高速列车和电梯中,涡流制动被用来实现快速而平稳的制动。
当需要制动时,在制动装置中产生一个磁场,与运动的导体相互作用,产生涡流。
涡流的原理及应用
涡流的原理及应用1. 涡流的定义涡流(Eddy Current),也称为感应电流或旋涡电流,是一种在导体中产生的环形电流。
它是由于变化的磁场引起的电场感应而产生的。
涡流呈环形分布,沿导体表面流动,且完全局限于导体表面的薄层内。
2. 涡流的形成原理当导体处于变化磁场中时,磁场的变化将引起导体内感应电动势的产生。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势产生涡流。
涡流的产生会对导体产生两个主要影响:首先,涡流会产生能量损耗,导致导体发热;其次,涡流还会产生反向磁场,与外加磁场相互作用,产生阻尼力。
3. 涡流的特性涡流具有以下特性: - 感应电流的大小与导体面积、导体材质、磁场变化速率有关。
- 感应电流的方向遵循楞次定律,试图减小磁通量的变化。
- 感应电流在导体中的分布呈环形,并集中在导体表面的薄层内。
4. 涡流的应用涡流在众多领域中有着广泛的应用,下面列举了几个应用实例:4.1 无损检测涡流无损检测是一种利用涡流的原理来检测材料内部缺陷的方法。
由于涡流的特性,可以通过测试材料的电阻、电感等参数的变化来判断材料内是否存在缺陷。
这种方法具有高效、准确、无损伤的特点,常用于金属材料的质量检测、焊缝检测等领域。
4.2 涡流制动器涡流制动器是一种利用涡流的原理来制动物体的装置。
当物体在磁场中快速移动时,物体表面的涡流会与磁场相互作用,产生阻尼力,从而减慢物体的运动速度。
涡流制动器常用于高速列车、电梯等设备的制动系统中。
4.3 涡流传感器涡流传感器是一种将涡流原理应用于测量的传感器。
当导体移动或变化时,涡流的特性会发生改变,通过测量感应电流的变化,可以得到与导体运动相关的信息。
涡流传感器广泛应用于位移、速度、加速度等物理量的测量,在汽车、航空航天、工业自动化等领域中发挥着重要作用。
4.4 涡流加热涡流加热是一种利用涡流的能量损耗来进行加热的方法。
通过在导体中通入交变电流,涡流在导体内产生摩擦,导致导体发热。
涡流加热广泛应用于热处理、工业加热、医疗设备等领域,具有加热速度快、效率高、温度均匀等特点。
电磁涡流原理的应用
电磁涡流原理的应用电磁涡流是一种经典的电磁现象,它是由电磁场产生的环路电流引起的感应电流,它在许多领域都有广泛的应用。
本文将介绍电磁涡流原理的应用。
1.无损检测:电磁涡流技术是一种常用的无损检测方法,它可以检测金属表面的缺陷和裂纹。
在这种方法中,一个交流电源通过一个线圈产生交变磁场,当这个磁场经过金属表面时,会感应出电流。
如果金属表面有缺陷或裂纹,那么涡流的分布就会发生变化,这种变化可以通过检测线圈上的电压来判断。
2.磁悬浮列车:磁悬浮列车是一种新型的交通工具,它通过磁场产生的涡流来实现悬浮和推动。
在磁悬浮列车中,车体下方有一条长条形的磁体,当列车通过时,列车上的线圈感应出的涡流会对磁体产生反作用力,从而实现车体的悬浮和推动。
3.电动产生器:电磁涡流原理也被应用于电动产生器中,电动产生器是一种将机械能转换为电能的装置。
在电动产生器中,一个线圈通过磁铁产生的磁场运动,这个运动会导致线圈上产生电动势。
这种原理被广泛应用于汽车发电机、风力发电机和涡轮机等电动产生器中。
4.涡流制动器:涡流制动器是一种高效的制动器,它通过涡流产生的阻力来实现制动效果。
在涡流制动器中,一个金属圆盘在磁场中旋转,磁场会感应出涡流,这些涡流会对金属圆盘产生阻力,从而实现制动。
5.磁力铁磨机:磁力铁磨机是一种用于加工金属工件的精密机床,它通过磁场产生的涡流来实现铁磨的效果。
在磁力铁磨机中,一个磁体产生的磁场会感应出金属工件上的涡流,这些涡流会在金属工件和砂轮之间产生摩擦力,从而实现铁磨的效果。
6.感应加热:感应加热是一种通过电磁涡流产生的热量来实现加热的方法。
在感应加热中,一个交流电源通过一个线圈产生交变磁场,当这个磁场经过导体时,会产生涡流,这些涡流会在导体内部产生摩擦,从而产生热量。
这种方法被广泛应用于工业加热、熔炼和热处理等领域。
7.磁阻传感器:磁阻传感器是一种用于检测磁场变化的传感器,它利用了电磁涡流原理。
在磁阻传感器中,一个金属部件的阻值会随着磁场的变化而发生变化,这种变化可以通过检测电路的电压来判断磁场的强弱。
涡流的原理应用危害
涡流的原理应用危害涡流原理简介涡流是一种在导体中产生的电磁现象,其原理是当导体中有电流通过时,会形成一个磁场。
如果这个导体被放置在一个变化的磁场中,导体表面就会产生涡流。
涡流的存在会导致能量的损耗和电流的损失,因此在某些情况下可能会对设备和系统造成危害。
涡流的应用涡流现象在工业和科学中有许多应用。
下面列举了一些常见的涡流应用:1.熔化金属:涡流可以为金属加热提供一种有效的方法。
通过在金属中引入一个交变电流,可以产生涡流,从而使金属迅速加热到熔点。
2.非破坏性测试:涡流可以用于对金属和其他导电材料进行非破坏性测试。
通过测量涡流的强度和分布,可以检测出材料中的缺陷和变形。
3.防止金属腐蚀:在某些情况下,将导电涂层应用于金属表面可以减少腐蚀。
涡流可以帮助形成这种涂层,并提供防腐蚀的保护。
4.涡流制动器:涡流制动器可以用于控制运动设备的速度和停止。
它利用涡流的阻力来制动设备,从而实现平稳的停车。
5.涡流传感器:涡流传感器可以用于测量物体的位置、速度和形状。
当物体移动时,涡流的强度和分布会改变,可以通过检测这些变化来获取相关信息。
涡流的危害尽管涡流在某些应用中非常有用,但在其他情况下它可能会带来危害。
以下是一些涡流可能引起的问题:1.能量损耗:涡流会导致能量的转化和损耗。
当电流通过导体时,会产生热量,这可能会引起能源浪费和设备发热。
2.电流损失:涡流的存在会导致电流的损失。
在电力系统中,涡流可能引起电能的失效和电力损耗。
3.干扰电子设备:涡流可能对周围的电子设备产生干扰。
高频的涡流可以引起电磁干扰,可能导致设备故障或数据丢失。
4.电阻和电压降:涡流会增加导体的电阻,从而导致电压降。
这可能会影响电路的性能和效率。
5.不稳定性:涡流对一些系统的稳定性可能带来负面影响。
在电力系统中,涡流可能导致电压和电流的波动,从而影响设备运行。
总结涡流是一种在导体中产生的电磁现象,具有广泛的应用。
然而,在某些情况下,涡流可能会给设备和系统带来危害,如能量损耗、电流损失、干扰电子设备、电阻和电压降以及不稳定性等。
涡流的原理应用及危害
涡流的原理应用及危害1. 什么是涡流涡流是一种通过电磁感应产生的电流,其方向垂直于磁场和电流运动方向的一种电流现象。
当导体材料中存在变化的磁场时,将会在导体内部激发涡流。
2. 涡流的原理涡流产生的原理是根据法拉第电磁感应定律,当导体内的磁场发生变化时,会在导体中产生感应电动势。
根据欧姆定律,感应电动势会导致在导体中产生涡流。
涡流在导体内部形成环状流动,消耗能量转化为热能。
3. 涡流的应用涡流在工业领域有着广泛的应用,以下列举了几个常见的应用领域:3.1 无损检测涡流无损检测在工科领域有着广泛的应用。
涡流检测技术可以通过对材料表面的涡流电阻和感生磁场的测量,检测出材料的变化、缺陷,从而判断材料是否存在问题。
这种检测方法对于金属材料的损伤检测、检测焊接缺陷、裂纹等都有很好的效果。
3.2 涡流制动器涡流制动器是一种利用涡流制动原理设计的制动装置。
它利用涡流的作用,在电机或发动机的机械转动部分外布置制动器,通过电磁场的改变来控制涡流的产生和消除,从而实现制动效果。
涡流制动器具有快速响应、可实现无级调速、低噪音、节能等特点,广泛应用于电动车、电梯、轨道交通等领域。
3.3 电磁感应加热涡流的热能损耗特性被广泛应用于电磁感应加热。
电磁感应加热是一种通过感应电磁场在导体内产生涡流,从而使导体发热的加热方式。
该技术在金属熔炼、焊接、热处理等领域有广泛应用,可以快速、高效地加热材料。
4. 涡流的危害虽然涡流有着广泛的应用,但在一些场景中,涡流也可能带来一些危害:4.1 能源浪费涡流的产生会导致能量损耗转化为热能,从而造成能源的浪费。
在一些高速旋转设备中,涡流的产生会导致机械能被转化为热能,使设备的效率降低。
4.2 电磁干扰涡流产生的变化磁场可能对周围的电子设备造成电磁干扰。
在电子设备、通信设备等敏感设备周围需要注意涡流产生的电磁干扰对设备正常功能的影响。
4.3 金属材料损伤涡流的产生在金属管道、导线等导体中会产生涡流电阻,导致金属材料发热。
1.7涡流现象及其应用
例题.如图所示,用丝线悬挂闭合金属环于O点,虚线 左边有匀强磁场,右边没有磁场。金属环的摆动会很 快停下来,试解释这一现象;若整个空间都有向外的 匀强磁场,还会有这种现象吗?
O
分析:只有左边有匀强磁场,金属环在穿越磁场边界 时,由于磁通量发生变化,就有感应电流产生,于是 阻碍相对运动,摆动很快停下来,这就是涡流制动现 象;若整个空间都有匀强磁场,穿过金属环的磁通量 反而不变化了,因此不产生感应电流,不会阻碍相对 运动。
图11
7.(双选)如图11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产生感应电流,感应电流 通过焊缝处产生大量热量,将金属熔化,把工件焊接在一起,而
工件其它部分发热很少,以下说法正确的是(AD )
A.交流电频率越高,焊缝处温度升高得越快 B.交流电频率越低,焊缝处温度升高得越快 C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
A.做等幅振动
B.做阻尼振动
C.振幅不断增大 D.无法判定
图8
解析 金属球在通电线圈产生的磁场中运动,
金属球中产生涡流,故金属球要受到安培力作用,
阻碍它的相对运动,做阻尼振动.
5.(双选)如图9所示是电表中的指针和电磁阻尼 器,下列说法中正确的是( )
A.2是磁铁,在1中产生涡流
B.1是磁铁,在2中产生涡流
练习1. 如图,蹄形磁铁的N、S极之间放置一个线圈abcd,
磁铁和线圈都可以绕轴转动,若磁铁按图示方向绕轴 O O
转动,线圈的运动情况是( ) A. 俯视,线圈顺时针转动,转速与磁铁相同 B. 俯视,线圈逆时针转动,转速与磁铁相同 C. 线圈静止不动 D. 线圈与磁铁转动方向相同,但转速总小于 磁铁的转速
2.5涡流现象及其应用
2.5 涡流现象及其应用知识点一涡流现象1.涡流:整块导体内部因发生电磁感应而产生旋涡状的感应电流。
2.影响涡流大小的因素:导体的外周长越长,交变磁场的频率越高,涡流就越大。
知识点二涡流现象的应用1.涡流的热效应(1)电磁炉:电磁炉是涡流现象在生活中的应用,采用了磁场感应涡流的加热原理。
(2)高频感应炉:在感应炉中,有产生高频交变电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈,其工作原理也是涡流加热。
2.涡流的机械效应(1)电磁驱动:当磁场相对导体运动时,导体中产生的涡流使导体受到安培力,安培力使导体运动起来的现象。
(2)电磁阻尼:当导体相对磁场运动时,导体中产生的涡流使导体受到安培力,并且安培力总是阻碍导体的运动。
(3)电磁阻尼与电磁驱动的比较3.涡流的磁效应涡流探测:通有交变电流的探测线圈,产生交变磁场,当靠近金属物时,在金属物中激起涡流,隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈中,改变通过探测线圈电流的大小和相位,从而探知金属物。
课堂练习【典例1】如图所示,金属球(铜球)下端有通电的线圈,今把小球拉离平衡位置后释放,此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)()A.做等幅振动B.做阻尼振动C.振幅不断增大D.无法判定【典例2】(多选)如图所示为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉,炉外有线圈,将金属材料置于冶炼炉中,当线圈中通以电流时用感应加热的方法使炉内金属发热。
下列说法中正确的是()A.线圈中通以恒定电流,金属材料中也能产生感应电流B.线圈中通以随时间变化的电流,在金属材料中会产生感应电流C.感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的D.感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热冶炼金属的1、电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流,使锅体发热从而加热食物。
下列相关的说法中正确的是( )A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D.电磁炉的上表面一般都是用金属材料制成,以加快热传递减少热损耗2、如图所示,在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。
涡流的原理及应用文库
涡流的原理及应用文库涡流的原理涡流是一种物理现象,指的是当导体或介质中存在变化的磁场时,会在其内部产生涡流。
涡流的形成是由于磁场变化引起的电磁感应作用,导致电流在导体或介质中形成环流。
涡流的产生可以通过法拉第电磁感应定律来解释,即磁场的变化引起周围导体内部的电流产生。
涡流的大小与磁场变化的速率、导体或介质的电导率、导体或介质的几何形状等因素有关。
磁场变化越快、导体或介质的电导率越高、导体或介质的几何形状越大,涡流就越强。
涡流的存在会导致一些特殊的物理现象。
例如,涡流产生的环流磁场会与外部磁场相互作用,产生磁力;涡流还会使导体或介质发热,因为环流电流在导体或介质中阻碍着电流的流动,导致 Joule 加热效应。
涡流的应用涡流在很多领域都有着重要的应用。
下面列举了几个涡流的应用:1. 无损检测由于涡流的存在会改变导体或介质的电阻,可以利用涡流进行无损检测。
例如,涡流无损检测技术可以用来检测电子元件、金属件、铜管等材料中的裂纹、缺陷等问题。
涡流无损检测技术基于电磁感应原理,通过测量涡流引起的绕组感应磁场来分析材料中的缺陷。
这种检测方法不需要破坏性的取样,可以快速、准确地检测出材料的缺陷,被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子制造等领域。
2. 涡流制动涡流制动是一种利用涡流产生的磁阻力来制动物体的方法。
涡流制动常用于高速旋转的机械设备中,如电机、发电机、风力发电机等。
涡流制动器由固定的磁铁和可以旋转的导体盘组成。
当导体盘旋转时,导体中产生的涡流会受到磁铁的磁场作用,产生阻力。
这种阻力会减慢导体盘的旋转速度,实现制动的效果。
涡流制动器具有结构简单、可靠性高、能耗低等优点,被广泛应用于各种机械设备中。
3. 涡流加热由于涡流会在导体或介质中产生能量损耗,可以用涡流来实现加热的目的。
涡流加热技术常用于金属加热、工件热处理、医疗器械消毒等领域。
涡流加热技术通过将高频电流通入金属材料或导体中,利用涡流产生的 Joule 加热效应来加热材料。
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《涡流现象及其应用》教学设计广州市花都区实验中学物理科陈丽华★新课标要求(一)知识与技能1.知道涡流是如何产生的。
2.知道涡流对我们有不利和有利的两方面,以及如何利用和防止。
3.知道电磁阻尼和电磁驱动。
(二)过程与方法培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。
(三)情感、态度与价值观培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。
★教学重点1.涡流的概念及其应用。
2.电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
★教学难点电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
★教学方法通过演示实验,引导学生观察现象、分析实验★教学用具:电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置(可拆变压器)、电磁阻尼演示装置(示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁),电磁驱动演示装置(U形磁铁、能绕轴转动的铝框)。
★教学过程(一)引入新课教师:出示电动机、变压器铁芯,引导学生仔细观察其铁芯有什么特点?学生:它们的铁芯都不是整块金属,而是由许多薄片叠合而成的。
教师:为什么要这样做呢?用一个整块的金属做铁心不是更省事儿?学习了涡流的知识,同学们就会知道其中的奥秘。
(二)进行新课1、涡流教师:[演示1]涡流生热实验。
在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2 mm的铁板,铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。
在原线圈接交流电。
几分钟后,让学生摸摸铁芯和铁板,比较它们的温度,报告给全班同学。
学生:铁板的温度比铁芯高。
教师:为什么铁芯和铁板会发热呢?原来在铁芯和铁板中有涡流产生。
安排学生阅读教材,了解什么叫涡流?学生:当线圈中的电流发生变化时,这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。
这种电流看起来很像水的旋涡,所以叫做涡流。
师生共同活动:分析涡流的产生过程。
分析:如图所示,线圈接入反复变化的电流,某段时间内,若电流变大,则其磁场变强,根据麦克斯韦理论,变化的磁场激发出感生电场。
导体可以看作是由许多闭合线圈组成的,在感生电场作用下,这些线圈中产生了感生电动势,从而产生涡旋状的感应电流。
由于导体存在电阻,当电流在导体中流动时,就会产生电热,这就是涡流的热效应。
教师:课件演示,涡流的产生过程,增强学生的感性认识。
教师:为什么铁板的温度比铁芯高?学生:因为铁板中的涡流很强,会产生大量的热。
而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内,回路的电阻很大,涡流大为减弱,涡流产生的热量也减少。
教师:同学们明白了为什么铁芯用薄片叠合而成了吗?学生:为了减少涡流损失的电能,同时也保护铁芯不被烧坏。
教师:下面大家阅读教材,了解一下涡流在生产、生活、科技等方面的应用。
2、电磁阻尼教师:下面我们看教材30页上的“思考与讨论”,分组讨论,然后发表自己的见解。
学生:阅读教材后,发表自己的看法。
师生共同活动,得出电磁阻尼的概念: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动,这种现象称为电磁阻尼。
教师:[演示2]电磁阻尼。
按照教材“做一做”中叙述的内容,演示电表指针在偏转过程中受到的电磁阻尼现象。
学生观察现象并解释现象。
[演示3]如图所示,弹簧下端悬挂一根磁铁,将磁铁托起到某高度后释放,磁铁能振动较长时间才停下来。
如果在磁铁下端放一固定线圈,磁铁会很快停下来。
上述现象说明了什么?学生:观察现象并作出分析。
当磁铁穿过固定的闭合线圈时,在闭合线圈中会产生感应电流,感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开,也就是磁铁振动时除了空气阻力外,还有线圈的磁场力作为阻力,安培阻力较相对较大,因而磁铁会很快停下来。
3、电磁驱动教师:感应电流不仅会对导体产生阻尼作用,有时还会产生驱动作用。
[演示4]电磁驱动。
演示教材31页的演示实验。
引导学生观察并解释实验现象。
师生共同活动,得出电磁驱动的概念:磁场相对于导体运动时,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,这种现象称为电磁驱动。
教师:交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。
简要介绍交流感应电动机的工作过程。
(三)课堂总结、点评教师活动:让学生概括总结本节的内容。
请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)实例探究☆涡流的应用【例1】如图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产生感应电流,感应电流通过焊缝产生大量热量,将金属融化,把工件焊接在一起,而工件其他部分发热很少,以下说法正确的是()A.电流变化的频率越高,焊缝处的温度升高的越快B.电流变化的频率越低,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电阻大解析: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,感应电流的大小与感应电动势有关,电流变化的频率越高,电流变化的越快,感应电动势就越大。
A选项正确。
工件上焊缝处的电阻大,电流产生的热量就多,D选项也正确。
答案:AD★巩固练习1.如图所示,一块长方形光滑铝板水平放在桌面上,铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁,一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动,则()A.铝环的滚动速度将越来越小B.铝环将保持匀速滚动C.铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极D.铝环的运动速率会改变,但运动方向将不会发生改变答案:B2.如图所示,闭合金属环从曲面上h高处滚下,又沿曲面的另一侧上升,设环的初速为零,摩擦不计,曲面处在图示磁场中,则()A.若是匀强磁场,环滚上的高度小于hB.若是匀强磁场,环滚上的高度等于hC.若是非匀强磁场,环滚上的高度等于hD.若是非匀强磁场,环滚上的高度小于h答案:BD3.如图所示,在光滑水平面上固定一条形磁铁,有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动,如果发现小球做减速运动,则小球的材料可能是()A.铁B.木C.铜D.铝答案:CD4.如图所示,圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上,条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动,其轴线在圆环圆心,与环面垂直,则磁铁在穿过环过程中,做______运动.(选填“加速”、“匀速”或“减速”)答案:减速5.如图所示,在O点正下方有一个具有理想边界的磁场,铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B.不考虑空气阻力,则下列说法正确的是()A.A、B两点在同一水平线B.A点高于B点C.A点低于B点D.铜环将做等幅摆动答案:B★课余作业1、认真阅读教材。
2、思考并完成“问题与练习”中的习题。
3、收集“涡流的利用和防止”方面的资料,在课下交流。
★教学体会思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。
学生素质的培养就成了镜中花,水中月。
★资料袋1.利用涡流加热和熔炼金属交变电流的磁场在金属内感应的涡流能产生热效应。
这种加热方法与用燃料加热相比有很多优点,除课本所述外还有:加热效率高,达到50%~90%;加热速度快;用不同频率的交变电流可得到不同的加热深度,这是因为涡流在金属内不是均匀分布的,越靠近金属表面层电流越强,频率越高这种现象越显著,称为“趋肤效应”。
工业上把感应加热依频率分为四种:工频(50 Hz);中频(0.5~8 kHz);超音频(20~60 Hz);高频(60~600 kHz)。
工频交变电流直接由配电变压器提供;中频交变电流由三相电动机带动中频发电机或用可控硅逆变器产生;超音频和高频交变电流由大功率电子管振荡器产生。
课本图16—41画的是无心式感应熔炉,用途是熔炼铸铁、钢、合金钢和铜、铝等有色金属.所用交变电流的频率要随坩锅能容纳的金属质量多少来选择,以取得最好的效果。
例如:5 kg的用20 kHz,100 kg的用2.5 kHz,5 t的用1 kHz乃至50 kHz.感应加热法也广泛用于钢件的热处理,如淬火、回火、表面渗碳等.例如齿轮、轴等只需要将表面淬火提高硬度、增加耐磨性,可以把它放入通有高频交流的空心线圈中,表面层在几秒钟内就可上升到淬火需要的高温,颜色通红,而其内部温度升高很少。
然后用水或其他淬火剂迅速冷却就可以了.其他的热处理工艺可根据需要的加热深度选用中频或工频等。
2.涡流与节能炊具电磁灶我们知道,把块状的金属放在变化的磁场中,或者让它在磁场中运动时,块状金属内将产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路,很像水的旋涡,叫涡电流,简称涡流.由于金属电阻小,所以涡流很强,(如图1所示)当交流电通过导线时,铁芯中就产生很强的涡流,这种强电流使铁芯发热,浪费电能.为了减少损失,电机、变压器等通常用具有绝缘层的薄硅钢片叠压制成铁芯,使回路电阻增大,减少涡流。
在各种电机、变压器中,涡流是有害的,我们要采取各种办法来减弱它,其实涡流也是可以利用的,工业上的高频感应炉就是利用涡流来熔化、冶炼金属的.这种冶炼方法速度快,温度容易控制,而且污染少,适应冶炼特种合金和特种钢。
涡流也可以应用于生活.本文将要介绍的电磁灶就是涡流在生活中的应用。
电磁灶首先把50 Hz的交流电通过桥式整流装置改换成直流电,然后通过逆变器,转换成15 kHz ~50 kHz的高频电流,此高频电流通过扁平螺旋形加热线圈(螺旋中心有圆环形磁芯)产生高频交变磁场,这个磁场的磁感线穿过非金属灶台面板进入烹饪铁锅底内,由于电磁感应产生电场,形成强大的涡流电流,发出大量的焦耳热,达到对食物加热的目的。
图1 图2图2是电磁灶的内部电路.图中C 1为滤波电容,L 1为扼流圈,D 1和D 2为半导体高速二极管,L 2和C 2为高频转换电感和电容,C 2为调谐电容器,L 3为加热线圈,D 1D 2和L 2C 2组成逆变器,通过计算可知,加在D 1上的直流电流通过逆变器后在C 2上产生交流电压,其频率为:f =1/2π22C L ,如果改变L 2和C 2的值可获得不同频率的交变电压,一般f 在15kHz~ 50kHz 之间。
从图3可知,C 2两端的电压加到L 3C 3(L 3有电阻R 3)的串联电路上,改变C 3,使R 3L 3C 3串联电路振动频率f 与C 2的频率f 相等,这样在L 3中的电流振幅最大,L 3中交变电流在铁锅底中的的振幅也最大,产生的涡流最强,电磁灶的热功率最大。
下面谈谈电磁灶给锅加热的情况,如图4为放在加热图上的锅底剖面图,B 是加热圈中电流产生的磁场,这个磁场从圆心沿径向分布。
其磁感线分布形状如图5所示的伞形。
B 的变化激起锅底内部产生涡流.根据右手定则可知,涡流方向如图5所示,形成一些同心圆。