4.7涡流-电磁阻尼和电磁驱动PPT课件

耗 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。
-
30
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
涡 和铁磁性材料。后者为铜、铝、钛及其合 流 金和奥氏体不锈钢；前者为钢、铁及其合 检 金。它们的本质差别是材质磁导率μ约为1 测 或远大于1 。在发电厂，除復水器等少量管
圈（或电磁传感器）接收到的涡流再生磁场
B
E
-
10
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。
-
11
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。
-
21
（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。
线圈
报警电路
~ 交流电
-
22
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
-
23
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）
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。
-
1
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
-
2
-
3
教学目标
1.知识与技能
问题：里面铁芯的作用？
-
24
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
-
25
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。
（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！
-
14
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。
-
26
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。
-
15
焊接原理： 线圈中通以高频交流 线圈导线
焊 接 处
时，待焊接的金属工件
中就产生感应电流，由 电源 于焊接缝处的接触电阻
很大，放出的焦耳热很
多，致使温度升得很高， 将金属熔化，焊接在一
待焊接元件
起.
-
16
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
-
6
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。
-
பைடு நூலகம்
7
本节导航
1.涡流 2.电磁阻尼 3.电磁驱动
-
8
1.涡流
-
9
F合
前面我们讲过，根据麦克斯韦电 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。
，
流的频率越高焊接处放出的热量越多.
-
17
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。
-
18
（2）探雷器
知道涡流是如何产生的。 知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流。
-
4
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 。
-
5
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 养其用理论知识解决实际问题的能力。
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
-
19
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
-
20
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 流，使仪器报警。
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。
-
31
脉冲涡流检测
原理：脉冲涡流通常是以一定占空比的
新 方波作为激励信号施加于初级线圈，当载有
型 技 术
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
-
12
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 的漩涡，因此叫做涡电流，简称涡流。
-
13
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。
-
27
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。
-
28
（2）用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替 整块硅钢铁芯。
-
29
知识拓展
导体在非均匀磁场中移动或处在随时间
涡 流
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
损 体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率