涡流电磁阻尼和电磁驱动

2、涡流的利用： ④探雷器、探测器、安检门
2、涡流的利用：
探雷器的长柄线圈中，通有 变化的电流，在其周围就产 生变化的磁场，埋在地下的 金属物品，由于电磁感应而 形成涡流，涡流的磁场反过 来又作用于线圈，使仪器报 警。
线圈
2、涡流的利用：
机场、车站及重要场所 的安检门及工作人员手 上的探测器，也是利用 与探雷器类似的电磁感 应原理使仪器报警，来 探测进出人员身上携带 的金属物品。
安检门
门框
报：
如图1所示，绝缘导线绕在金属块上，当通以交变电流时，磁通量 不断变化，将产生涡流，由于金属块电阻小产生涡流很强，使铁芯 发热浪费电能。 如图2所示，薄硅钢片使涡流被限制在狭窄的薄片之内，使电阻增 大，减弱涡流，减小损失。且硅钢片比普通钢片电阻率大，其涡流 损失只有普通钢的1/5-1/4。 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。 ②、用互相绝缘的硅钢片 叠成的铁芯来代替整块硅钢 铁芯。
一、涡流(eddy current)
1、涡流的定义：
块状金属在变化的磁场中，或在磁场运动时，金属块内 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，故叫涡电流，简称涡流。
2、涡流的利用：
① 如图所示的高频感应炉，利用涡流的热效应来熔化金 属。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。 ☞ 高频感应炉优点： ★速度快
电学测量仪器要求指针的摆动很快停下来，也是 利用了铝框中产生的涡流，从而通过磁场对这个涡流 的作用力阻碍它们的摆动，使指针能很快地指到示数 的位置上。
二. 涡流的机械效应----电磁阻尼
1、电磁阻尼现象：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。
3、涡流的防止：
变压器和电动机的铁芯不采用整块金属，而是由许多相互绝 缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成，目的就是为了减弱铁芯 中由于电磁感应而产生的涡流的热效应，从而减少电能的损耗， 同时避免破坏绝缘层，对电器起到了保护的作用。
思考与讨论
绕有线圈 的铝框
为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？
延时继电器
原理：合上S时，电流恒定， A中线圈磁极上端为N极，吸 住衔铁D，使D与触头C接通； 当S断开时，电流减小，B线 圈电磁感应，阻碍电流减小， 产生顺时针电流，再吸住D一 段时间后才使D与C断开。
电磁流量计
1、流量Q：单位时间内流 过的液体的体积。 2、原理：流动液体切割磁 感线，在ab两端形成电势 差为
★温度易控制
★整个过程在真空中进行， 能避免有害杂质混入被冶炼 的金属中，适于冶炼特种合 金和特种钢。
2、涡流的利用：
②高频焊接机：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，频率越高，产生的感应电流越大。 由于焊接缝处接触电阻很大，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。
课堂练习
2、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 BD ( ) A、都做匀速运动 B、甲做加速运动 C、乙做匀速运动 D、丙做匀速运动 注意： 铁磁化相吸，故铁加速； 铝电磁感应产生涡流，故铝减速
四、电磁感应的其他一些应用
v
v
电磁阻尼，使金属盘，磁铁和金属球快速停下， 机械能转化为电能以热的形式散发到周围的空气中。
动圈式话筒
话筒就是利用电磁感应，把声音信号 转变为电信号的装置。
磁带录音机
录音：声音使话筒中产生随声音变化原感应电 流——音频电流，经放大后，进入录音磁头的线圈 中，在磁头的缝隙产生随音频电流变化的磁场，磁 带在紧贴磁头缝隙运动，磁带上的磁粉层被磁化， 从而录下声音的磁信号。即利用了电流的磁效应。
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 停止下来。
二. 涡流的机械效应----电磁阻尼
2、应用： 电磁仪表中的电磁阻尼器就是根据涡流磁效应制作的， 在磁电式测量仪表中，常把使指针偏转的线圈绕在闭 合铝框上，当测量电流流过线圈时，铝框随线圈指针 一起在磁场中转动，这时铝框内产生的涡流将受到磁 场作用力，抑止指针的摆动，使指针较快地稳定在指 示位置上；
电气机车的电磁制动器可使机车快 速停下也是根据这一效应制作的。
思考与讨论
用手晃动微安表的表壳，发现指针来回振动后，会因超出刻 度所标的偏转范围而卡住，而在车辆长途运输微安表时，都要用导 线把微安表两个接线柱连在一起，这又是为什么？
微安表是一种高灵敏度，高精度电 流表，表内的指针因振动会产生摇摆， 剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降 低灵敏度、或失灵等。故在运输中，用 导线短路两接线柱，使内部表头线圈闭 合产生磁阻，大大降低因外界的摇摆、 振动对表头的影响。
2、涡流的利用： ③ 生活中的电磁炉，也是利用电磁感应中的涡流的热效 应来烧菜做饭的。
生活中的物理：电磁灶的工作原理
电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通 上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生 强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强 涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热 量，将饭菜煮熟。
三. 涡流的机械效应----电磁驱动 1、电磁驱动：磁场相对于导体转动， 在导体中产生感应电流，感应电流使 导体受到安培力，安培力使导体跟着 磁场转动，这种现象称为电磁驱动。
2、应用：交流感应电动机，家用电度表，车内的速度计等。
课堂练习 1、下列哪些措施是为了防止涡流的危害 （ CD ） 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 化层