第7節(jié) 渦流 電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)

1、第四章電磁感應(yīng)第四章電磁感應(yīng) 第第7節(jié)渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)節(jié)渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 欄目鏈接欄目鏈接安全檢查報(bào)警器安全檢查報(bào)警器乘坐飛機(jī)的乘客登機(jī)前都要接受安全檢查圖中乘坐飛機(jī)的乘客登機(jī)前都要接受安全檢查圖中是一種手持式安全檢查報(bào)警器，一靠近金屬體，它就會(huì)是一種手持式安全檢查報(bào)警器，一靠近金屬體，它就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲這是為什么呢？發(fā)出報(bào)警聲這是為什么呢？ 欄目鏈接欄目鏈接 原來(lái)，在報(bào)警器內(nèi)有一線圈，線圈中通有高頻電流，原來(lái)，在報(bào)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(chǎng)當(dāng)報(bào)警器靠近金屬體因此線圈周圍有著高頻的變化磁場(chǎng)當(dāng)報(bào)警器靠近金屬體時(shí)，線圈的磁場(chǎng)在金屬體中感應(yīng)出渦電流，

2、渦電流產(chǎn)生的時(shí)，線圈的磁場(chǎng)在金屬體中感應(yīng)出渦電流，渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)又會(huì)穿過線圈，改變線圈中的原磁場(chǎng)，使相關(guān)的電子磁場(chǎng)又會(huì)穿過線圈，改變線圈中的原磁場(chǎng)，使相關(guān)的電子線路產(chǎn)生報(bào)警聲線路產(chǎn)生報(bào)警聲 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接1 1當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，由于電磁感應(yīng)，當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，由于電磁感應(yīng)，線圈附近的任何導(dǎo)體中線圈附近的任何導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生_，看起來(lái)像水中的，看起來(lái)像水中的漩渦，所以把它叫做漩渦，所以把它叫做_，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱_2 2當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是安培力，安培力的方向總是_，這種

3、現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼電磁阻尼3如果磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，如果磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流所受的安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)這種作用稱為感應(yīng)電流所受的安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)這種作用稱為_感應(yīng)電流感應(yīng)電流渦電流渦電流渦流渦流阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)電磁驅(qū)動(dòng)電磁驅(qū)動(dòng) 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接一、渦流一、渦流1 1定義：當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，線圈附定義：當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流在導(dǎo)體內(nèi)自成近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流在導(dǎo)體內(nèi)自成閉合回路，很像水的漩渦，把它叫做渦電流，簡(jiǎn)稱渦

4、閉合回路，很像水的漩渦，把它叫做渦電流，簡(jiǎn)稱渦流流2 2產(chǎn)生：把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中，或讓它在產(chǎn)生：把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中，或讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)都會(huì)產(chǎn)生渦流磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)都會(huì)產(chǎn)生渦流渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵守電渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵守電磁感應(yīng)定律磁感應(yīng)定律 欄目鏈接欄目鏈接3 3特點(diǎn)：電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路，整塊金特點(diǎn)：電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路，整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強(qiáng)屬的電阻很小，渦流往往很強(qiáng)4 4利用：用來(lái)冶煉合金鋼的真空冶煉爐，爐外有利用：用來(lái)冶煉合金鋼的真空冶煉爐，爐外有線圈，線圈中通入反復(fù)變化的電流，爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)

5、線圈，線圈中通入反復(fù)變化的電流，爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)生渦流渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化并達(dá)到很高的溫生渦流渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化并達(dá)到很高的溫度度 欄目鏈接欄目鏈接5 5防止：電動(dòng)機(jī)、變壓器的線圈都繞在鐵芯上我們要想防止：電動(dòng)機(jī)、變壓器的線圈都繞在鐵芯上我們要想辦法減小渦流途徑之一是增大鐵芯材料的電阻率，常用的鐵芯辦法減小渦流途徑之一是增大鐵芯材料的電阻率，常用的鐵芯材料是硅鋼，它的電阻率比較大另一個(gè)途徑就是用互相絕緣的材料是硅鋼，它的電阻率比較大另一個(gè)途徑就是用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來(lái)代替整塊硅鋼鐵芯硅鋼片疊成的鐵芯來(lái)代替整塊硅鋼鐵芯例例1 1如下圖所示，在如下圖所示，在O O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有

6、理想邊界的磁點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場(chǎng)，銅環(huán)在場(chǎng)，銅環(huán)在A A點(diǎn)由靜止釋放，向右擺至最高點(diǎn)點(diǎn)由靜止釋放，向右擺至最高點(diǎn)B B，不考慮空氣阻力，不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是則下列說法正確的是( () ) 欄目鏈接欄目鏈接A AA A、B B兩點(diǎn)在同一水平線兩點(diǎn)在同一水平線B BA A點(diǎn)高于點(diǎn)高于B B點(diǎn)點(diǎn)C CA A點(diǎn)低于點(diǎn)低于B B點(diǎn)點(diǎn)D D銅環(huán)將做等幅擺動(dòng)銅環(huán)將做等幅擺動(dòng) 欄目鏈接欄目鏈接解析：解析：銅環(huán)在進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)的過程中，穿過環(huán)的銅環(huán)在進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)的過程中，穿過環(huán)的磁通量發(fā)生變化，則環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故應(yīng)損耗一磁通量發(fā)生變化，則環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故應(yīng)損耗一定的機(jī)械能

7、所以定的機(jī)械能所以A A點(diǎn)高于點(diǎn)高于B B點(diǎn)點(diǎn)答案：答案：B B 欄目鏈接欄目鏈接變變 式式遷遷 移移1.1.右圖是利用高頻交流電焊接自行車零件的原理示意右圖是利用高頻交流電焊接自行車零件的原理示意圖，其中外圈圖，其中外圈A A是通高頻交變電流的線圈，是通高頻交變電流的線圈，B B是自行車零件，是自行車零件，a a是待焊接口，焊接時(shí)接口兩端接觸在一起當(dāng)是待焊接口，焊接時(shí)接口兩端接觸在一起當(dāng)A A中通有交中通有交變電流時(shí)，變電流時(shí)，B B中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得接口處金屬熔化焊中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得接口處金屬熔化焊接起來(lái)接起來(lái) 欄目鏈接欄目鏈接(1)(1)試分析說明，焊接的快慢與交變電流的頻率有什

8、試分析說明，焊接的快慢與交變電流的頻率有什么關(guān)系？么關(guān)系？(2)(2)試解釋說明，為什么焊接過程中，接口試解釋說明，為什么焊接過程中，接口a a處被熔處被熔化而零件的其他部分并不很熱？化而零件的其他部分并不很熱？變變 式式遷遷 移移解析：解析：(1)A中交變電流的頻率越高，中交變電流的頻率越高，B中磁通量的變中磁通量的變化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)電流化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)電流I越大，所越大，所以電流熱功率以電流熱功率PI2R也越大，焊接得越快也越大，焊接得越快(2)B中各處電流大小相等，但接口中各處電流大小相等，但接口a處電阻大，電流處電阻大，電流熱功率大，而其他部分電

9、阻小，電流熱功率小，所以接口熱功率大，而其他部分電阻小，電流熱功率小，所以接口a處已被熔化而零件其他部分并不很熱處已被熔化而零件其他部分并不很熱答案答案：見解析見解析 欄目鏈接欄目鏈接二、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)二、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)1 1電磁阻尼電磁阻尼當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼說明：電磁阻尼在實(shí)際中有很多應(yīng)用，課本上說明：電磁阻尼在實(shí)際中有很多應(yīng)用，課本上講的使電學(xué)儀表的指針很快地停下來(lái)，就是電磁講的使電學(xué)儀表的指針很快

10、地停下來(lái)，就是電磁阻尼作用阻尼作用 欄目鏈接欄目鏈接2 2電磁驅(qū)動(dòng)電磁驅(qū)動(dòng)如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)，這種作用常常稱為電磁驅(qū)動(dòng)來(lái)，這種作用常常稱為電磁驅(qū)動(dòng)如下圖所示，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)蹄形磁鐵時(shí)，線圈也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起如下圖所示，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)蹄形磁鐵時(shí)，線圈也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因就是電磁驅(qū)動(dòng)來(lái)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因就是電磁驅(qū)動(dòng) 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接電磁驅(qū)動(dòng)的原因分析：當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈電磁驅(qū)動(dòng)的原因分析：當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)

11、動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量就發(fā)生變化，例如，線圈處于圖中所示的初始狀的磁通量就發(fā)生變化，例如，線圈處于圖中所示的初始狀態(tài)時(shí)，穿過線圈的磁通量為零，蹄形磁鐵一轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線態(tài)時(shí)，穿過線圈的磁通量為零，蹄形磁鐵一轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量就增加了根據(jù)楞次定律，此時(shí)線圈中就有感圈的磁通量就增加了根據(jù)楞次定律，此時(shí)線圈中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，因而線圈會(huì)跟著一起應(yīng)電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，因而線圈會(huì)跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)例例2 2 ( (雙選雙選) )磁電式儀表的線圈通常用鋁框做骨架，把磁電式儀表的線圈通常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是( ()

12、)A A防止渦流防止渦流B B利用渦流利用渦流 欄目鏈接欄目鏈接C C起電磁阻尼的作用起電磁阻尼的作用D起電磁驅(qū)動(dòng)的作用起電磁驅(qū)動(dòng)的作用解析：解析：線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，就是渦框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，就是渦流渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下流渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái)所以，這樣做的目的是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作來(lái)所以，這樣做的目的是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作用用答案：答案：BCBC 欄目鏈接欄目鏈接變變 式式遷遷 移移2 2如右圖所示，讓一金屬圓盤接近磁鐵的兩極，但不

13、如右圖所示，讓一金屬圓盤接近磁鐵的兩極，但不接觸使磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)這種現(xiàn)象稱為接觸使磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)這種現(xiàn)象稱為“電磁驅(qū)動(dòng)電磁驅(qū)動(dòng)”請(qǐng)你說明電磁驅(qū)動(dòng)的原理請(qǐng)你說明電磁驅(qū)動(dòng)的原理 欄目鏈接欄目鏈接解析：解析：當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤上不同位置的磁通當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤上不同位置的磁通量發(fā)生變化，因而圓盤中會(huì)有渦流形成，該渦流的磁場(chǎng)量發(fā)生變化，因而圓盤中會(huì)有渦流形成，該渦流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的變化，使圓盤隨著磁鐵一起轉(zhuǎn)，但圓盤轉(zhuǎn)阻礙磁通量的變化，使圓盤隨著磁鐵一起轉(zhuǎn)，但圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度比磁鐵慢動(dòng)速度比磁鐵慢答案答案：見解析見解析 欄目鏈接欄目鏈接 3(雙選雙選)變壓器的鐵芯是利用薄硅

14、鋼片變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這是因?yàn)槭且驗(yàn)? ) A增大渦流，提高變壓器的效率增大渦流，提高變壓器的效率 B減小渦流，提高變壓器的效率減小渦流，提高變壓器的效率 C增大鐵芯中的電阻，以產(chǎn)生更多的熱增大鐵芯中的電阻，以產(chǎn)生更多的熱量量 D大鐵芯中的電阻，以減小發(fā)熱量大鐵芯中的電阻，以減小發(fā)熱量B D 4(雙選雙選)位于光滑水平面的小車上放置一位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個(gè)比螺線管長(zhǎng)的條形磁鐵沿著螺線管，一個(gè)比螺線管長(zhǎng)的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過，如圖所示，在此螺線管的軸線水平穿過，如圖所示，在此過程中過程中( ) A磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng)磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng) B磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)