最新4.7涡流-电磁阻尼和电磁驱动ppt

应用
（1）真空冶炼炉，高频焊接
抽真空 冶炼金属的高频感 应电炉就是利用高频交 流电，通过线圈使装入 冶炼炉内的金属中产生 很强的涡流，从而产生 大量的热使金属熔化。
焊接原理： 线圈中通以高频交 线圈导线 流时，待焊接的金属工 件中就产生感应电流， 电源 由于焊接缝处的接触电 阻很大，放出的焦耳热 很多，致使温度升得很 待焊接元件 高，将金属熔化，焊接 在一起.
的漩涡，因此叫做涡电流，简称涡流。
注意
（1）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，产生的热量也很多。
（2）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。由于整块金属的电阻通常很 小，故涡流常常很大。 （3）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！
焊 接 处
交变电流的频率越高，它产生的磁场的变化
就越快，根据法拉第电磁感应定律，在待焊接工
件中产生的感应电动势就越大，感应电流就越大 .
而放出的电热与电流的平方成正比，所以交变电
，
流的频率越高焊接处放出的热量越多.
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。
原理图：
2.电磁阻尼
分析电表线圈骨架的作用 如图（图一）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？
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。
知识拓展
导体在非均匀磁场中移动或处在随时间 变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称 为涡流损耗。 涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导 体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率 和电导率等因素有关。涡流损耗的计算需根 据导体中的电磁场的方程式，结合具体问题 的上述诸因素进行。
涡 流 损 耗
涡 流 检 测
涡流检测适用于导电材料探伤，常见 的金属材料可分为两大类：非铁磁性材料 和铁磁性材料。后者为铜、铝、钛及其合 金和奥氏体不锈钢；前者为钢、铁及其合 金。它们的本质差别是材质磁导率μ约为1 或远大于1 。在发电厂，除復水器等少量管 道使用铜、钛、奥氏体不锈钢非铁磁性材 料外，大量管道都采用钢管等铁磁性材料， 典型的应用有省煤器、水冷壁等。
（2）探雷器
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。
自制金属探测器
探雷器是利用涡流制成的 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 上扫过，线圈中有 变化的电流。
探雷器
如果地下埋着金 属物品，金属中感应 涡流，涡流的磁场反 过来影响线圈中的电
探雷器
脉冲涡流检测
新 型 技 术
原理：脉冲涡流通常是以一定占空比的 方波作为激励信号施加于初级线圈，当载有 方波电信号的初级线圈接近导电材料或试件 时，在导体中感应产生瞬变的涡流和再生磁 场。瞬时涡流的大小、衰减状况与导体的电 磁特性、几何形状及耦合状况相关，次级线 圈（或电磁传感器）接收到的涡流再生磁场 包含有被检测对象导电率、磁导率及形状尺 寸的相关信息，据此可实现脉冲涡流的检测 与评价。
知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流。
2.过程与方法
用实验的方法引入新课激发学生的求知欲。 通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因。 利用理论联系实际的方法加深理解涡流 。
3.情感态度与价值观
体验实验的乐趣，引发学生去分析问题，解
决问题，提高其学习掌握知识的能力。
通过理论与实际相结合，提高学习情趣，培
E
Hale Waihona Puke Baidu
定义
变压器在工作时，除了在原、副线圈产生 感应电动势外，变化的磁通量也会在铁芯中产
生感应电流。
一般来说，只要空间有变化的磁通量，其
中的导体就会产生感应电流，我们把这种感应
电流叫做涡流。
定义由来
实验1：
如图线圈接入220V交变电源，块状铁芯插
入线圈中，让一名学生感知铁芯的变化。
现象：几分钟后学生感到铁芯变热。 解释：原来把块状的金属放在变化的磁场中 或让它在磁场中运动时，金属块内将产生感应电 流，这种电流在金属块内自成闭合电路，很像水
流，使仪器报警。
（3）安检门
门框
机场的安检门可
以探测人身携带的金
属物品，道理和探雷 器是一样的。
报警电路
线圈
~ 交流电
其它应用
新型炉灶——电磁炉。
金属探测器：飞机场、火车站安全检查、扫雷、 探矿。
电磁炉
危害
导体在产生涡流的过程中，涡流也会产生热量
这样的话会造成很多的能源浪费，还可能烧坏电 器！（例如在电动机和变压器里面）
养其用理论知识解决实际问题的能力。
教学重、难点
教学重点
涡流的产生原因和涡流的作用。
教学难点
涡流的产生原因。
本节导航
1.涡流
2.电磁阻尼
3.电磁驱动
1.涡流
F合
前面我们讲过，根据麦克斯韦
B
电磁场理论，当如右图所示的磁场
变化时，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。
问题：里面铁芯的作用？
铁芯的作用
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。
用硅钢片做变压器的铁芯
防止
原因：上面的实验中，把块状铁芯换成硅钢片 铁芯，再接通电源，几分钟后，通过学生感知，温 度没有明显变化。
解释：涂有绝缘的薄硅钢片叠加的铁芯，在 变化的磁场中，产生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，又因为 硅钢片比普通的电阻大，可以进一步减小涡流损 失，电动机和变压器的铁芯都不是整块金属。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。
导入新课
上一节课我们学习了两
种特殊的电磁感应现象—互
感和自感，现在我们继续来 学习另一种特殊的电磁感应 现象—涡流。
涡流在实际生活中有许多应用，比如：发电
机、电动机和变压器等。当然涡流也有利和弊两
个方面，我们如何去加以利用？如何去防止呢？
这节课我们就学习这方面的知识
教学目标
1.知识与技能
知道涡流是如何产生的。