渦流、電磁阻尼、電磁驅動

1、4.7 渦流、電磁阻尼和電磁驅動安全檢查報警器安全檢查報警器 乘坐飛機的乘乘坐飛機的乘客登機前都要接受客登機前都要接受安全檢查圖中是安全檢查圖中是一種手持式安全檢一種手持式安全檢查報警器，一靠近查報警器，一靠近金屬體，它就會發(fā)出報警聲這是為什么呢？金屬體，它就會發(fā)出報警聲這是為什么呢？原來，在報警器內(nèi)有一線圈，線圈中通有高頻電流，因此線原來，在報警器內(nèi)有一線圈，線圈中通有高頻電流，因此線圈周圍有著高頻的變化磁場當報警器靠近金屬體時，線圈圈周圍有著高頻的變化磁場當報警器靠近金屬體時，線圈的磁場在金屬體中感應出渦電流，渦電流產(chǎn)生的磁場又會穿的磁場在金屬體中感應出渦電流，渦電流產(chǎn)生的磁場又會穿過線圈

2、，改變線圈中的原磁場，使相關的電子線路產(chǎn)生報警過線圈，改變線圈中的原磁場，使相關的電子線路產(chǎn)生報警聲聲一、渦流一、渦流用整塊金屬材料做鐵芯繞制的線圈，當線圈中通有變化的電用整塊金屬材料做鐵芯繞制的線圈，當線圈中通有變化的電流時，變化的電流會產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場穿過鐵芯，流時，變化的電流會產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場穿過鐵芯，整個鐵芯會自成回路，產(chǎn)生整個鐵芯會自成回路，產(chǎn)生_，這種電流看起來像，這種電流看起來像水中的旋渦，我們就把這種電流叫做水中的旋渦，我們就把這種電流叫做_，簡稱，簡稱_二、電磁阻尼二、電磁阻尼當導體在磁場中運動時，如導體中出現(xiàn)渦流，即感應電流，當導體在磁場中運動時，如導體

3、中出現(xiàn)渦流，即感應電流，感應電流會受到安培力作用，安培力的作用總是感應電流會受到安培力作用，安培力的作用總是_導體導體的運動，這種現(xiàn)象叫做的運動，這種現(xiàn)象叫做_._.三、電磁驅動三、電磁驅動如果磁場相對于導體運動，在導體中會產(chǎn)生感應電流，感應如果磁場相對于導體運動，在導體中會產(chǎn)生感應電流，感應電流使導體受到電流使導體受到_的作用，的作用，_使導體運動起來，使導體運動起來，這種作用就是這種作用就是_._.感應電流感應電流渦電流渦電流渦流渦流阻礙阻礙電磁阻尼電磁阻尼安培力安培力安培力安培力電磁驅動電磁驅動課前預習課前預習一、渦流一、渦流1.1.當線圈中的電流隨時間變化時當線圈中的電流隨時間變化時,

4、 ,這個這個線圈附近的線圈附近的任何導體任何導體中都會產(chǎn)生感應電流中都會產(chǎn)生感應電流-渦流渦流. .2.2.金屬塊中的渦流也要產(chǎn)生金屬塊中的渦流也要產(chǎn)生熱量熱量. .一、渦流一、渦流3.3.應用應用(1)(1)利用利用( (熱效應）熱效應）a.a.真空冶煉爐真空冶煉爐b.b.電磁灶電磁灶(2)(2)利用利用( (磁效應）磁效應） (3)(3)減少減少 線圈中流過變化的電流線圈中流過變化的電流, ,在鐵芯中產(chǎn)生的渦流使鐵芯發(fā)熱在鐵芯中產(chǎn)生的渦流使鐵芯發(fā)熱, ,浪費了能量浪費了能量, ,還可能損壞電器還可能損壞電器。減少渦流的途徑減少渦流的途徑: :a.a.增大鐵芯材料的電阻率增大鐵芯材料的電阻率

5、, ,常用的材料是硅鋼。常用的材料是硅鋼。b.b.用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。一、渦流一、渦流 理由是：鐵心用許多鐵磁導體薄片（例如理由是：鐵心用許多鐵磁導體薄片（例如硅鋼片硅鋼片）疊成，）疊成，這些薄片被分開呈梯形狀，表面涂有薄層絕緣漆或絕緣的氧這些薄片被分開呈梯形狀，表面涂有薄層絕緣漆或絕緣的氧化物。磁場穿過薄片的狹窄截面時，渦流被限制在沿各片中化物。磁場穿過薄片的狹窄截面時，渦流被限制在沿各片中的一些狹小回路流過，這些回路中的凈的一些狹小回路流過，這些回路中的凈電動勢電動勢較小，回路的較小，回路的長度較大，再由于這種薄片

6、材料的電阻率大，這樣就可以顯長度較大，再由于這種薄片材料的電阻率大，這樣就可以顯著地減小渦流損耗。所以，著地減小渦流損耗。所以，交流電機交流電機、電器電器中廣泛采用疊片中廣泛采用疊片鐵心。鐵心。 二、電磁阻尼二、電磁阻尼渦流的機械效應渦流的機械效應如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵。將磁鐵托起到如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵。將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來。如果在某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它，磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它，磁鐵就會很快地停下來。試分析

7、這個現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，并說明磁鐵就會很快地停下來。試分析這個現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，并說明此現(xiàn)象中能量轉化的情況。此現(xiàn)象中能量轉化的情況。當導體在磁場中運動時當導體在磁場中運動時, ,感應電流會使導體感應電流會使導體受到安培力受到安培力, ,安培力的方向總是阻礙導體的運動安培力的方向總是阻礙導體的運動- -電磁阻尼電磁阻尼二、電磁阻尼二、電磁阻尼三、電磁驅動三、電磁驅動2 2、交流感應電動機就是利用電磁驅動的原、交流感應電動機就是利用電磁驅動的原理工作的。理工作的。三、電磁驅動三、電磁驅動1 1、如磁場相對于導體轉動、如磁場相對于導體轉動, ,在導體中會產(chǎn)在導體中會產(chǎn)生感應電流生感應電流, ,感應電流使

8、導體受到安培力的作用感應電流使導體受到安培力的作用, ,安培力使導體運動起來安培力使導體運動起來-電磁驅動電磁驅動。電磁阻尼與電磁驅動的區(qū)別和聯(lián)系電磁阻尼與電磁驅動的區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別：區(qū)別：1.1.電磁阻尼是電磁阻尼是導體導體相對于磁場運動；安培力的方向相對于磁場運動；安培力的方向與導體的運動方向相反，阻礙導體的運動。與導體的運動方向相反，阻礙導體的運動。2.2.電磁驅動是電磁驅動是磁場磁場相對于導體運動；安培力的方向相對于導體運動；安培力的方向與磁場的運動方向相同，使導體隨磁場運動。與磁場的運動方向相同，使導體隨磁場運動。聯(lián)系：聯(lián)系：安培力的作用都是阻礙它們間的相對運動。安培力的作用都是阻礙它們間的相對運動。 電磁灶是一種利用電磁感應原理將電能轉換為熱能電磁灶是一種利用電磁感應原理將電能轉換為熱能的廚房電器的廚房電器. .在電磁灶內(nèi)部在電磁灶內(nèi)部, ,由整流電路將由整流電路將50/60Hz50/60Hz的交的交流電壓變成直流電壓流電壓變成直流電壓, ,再經(jīng)過控制電路將直流電壓轉換再經(jīng)過控制電路將直流電壓轉換成頻率為成頻率為20-40KHz20-40KHz的高頻電壓的高頻電壓, ,高速變化的電流流過線高速變化的電流流過線圈會產(chǎn)生高速變化的磁場圈會產(chǎn)生高速變化的磁