選修3-2電磁感應(yīng)4.7渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)

選修3-2第四章《電磁感應(yīng)》第七節(jié)

《渦流，電磁驅(qū)動(dòng)，電磁阻尼》1/14/20231教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能1．知道渦流是如何產(chǎn)生的。2．知道渦流對(duì)我們有不利和有利的兩方面，以及如何利用和防止。3．知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)。（二）過程與方法培養(yǎng)學(xué)生客觀、全面地認(rèn)識(shí)事物的科學(xué)態(tài)度。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)問題。1/14/20232教學(xué)重點(diǎn)1．渦流的概念及其應(yīng)用。2．電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析?！锝虒W(xué)難點(diǎn)電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。教學(xué)方法通過演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段

電機(jī)、變壓器鐵芯、演示渦流生熱裝置（可拆變壓器）、電磁阻尼演示裝置（示教電流表、微安表、彈簧、條形磁鐵），電磁驅(qū)動(dòng)演示裝置（U形磁鐵、能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框）。1/14/20233

互感和自感是兩種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,現(xiàn)在學(xué)習(xí)另一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象—渦流。

渦流在實(shí)際生活中有許多應(yīng)用，當(dāng)然渦流也有利和弊兩個(gè)方面，我們?nèi)绾稳ゼ右岳?？如何去防止?復(fù)習(xí)回顧:1/14/20234

一、渦流1塊狀金屬在變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),金屬塊內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流.渦流是在整塊金屬內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流。渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵守電磁感應(yīng)定律。1/14/202352渦流的熱效應(yīng)：1）、應(yīng)用

(1)真空冶煉爐

用來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)生渦流。渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化。利用渦流冶煉金屬的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)能在真空中進(jìn)行，這樣就能防止空氣中的雜質(zhì)進(jìn)入金屬，可以冶煉高質(zhì)量的合金。

新型的一種利用電流的原理產(chǎn)生高溫，金屬冶煉方式。也可用高頻感應(yīng)加熱。最高溫度可達(dá)3000℃左右。1/14/20236(2)電磁爐電磁爐又被稱為電磁灶，第一臺(tái)家用電磁爐1957年誕生于德國。1972年，美國開始生產(chǎn)電磁爐，20世紀(jì)80年代初電磁爐在歐美及日本開始熱銷。電磁爐的原理是磁場(chǎng)感應(yīng)渦流加熱。即利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)磁力線通過鐵質(zhì)鍋的底部時(shí)，磁力線被切割，從而產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鐵質(zhì)鍋?zhàn)陨淼蔫F分子高速旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生碰撞磨擦生熱而直接加熱于鍋內(nèi)的食物。

1/14/20237(3)金屬探測(cè)器金屬探測(cè)器利用電磁感應(yīng)的原理，利用有交流電通過的線圈，產(chǎn)生迅變化的磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)可以在金屬物體內(nèi)部能感生渦電流。渦電流又會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，倒過來影響原來的磁場(chǎng)，引發(fā)探測(cè)器發(fā)出鳴聲。金屬探測(cè)器的精確性和可靠性取決于電磁發(fā)射器頻率的穩(wěn)定性，一般使用從80to800kHz的工作頻率。工作頻率越低，對(duì)鐵的檢測(cè)性能越好；工作頻率越高，對(duì)高碳鋼的檢測(cè)性能越好。檢測(cè)器的靈敏度隨著檢測(cè)范圍的增大而降低，感應(yīng)信號(hào)大小取決于金屬粒子尺寸和導(dǎo)電性能。

1/14/20238探雷器金屬探測(cè)器

1/14/202392）、危害：發(fā)熱浪費(fèi)能量。變壓器、電機(jī)的鐵芯都不是整塊金屬，而是由許多相互絕緣的電阻率很大的薄硅鋼片疊合而成的，以減少渦流和電能的損耗，同時(shí)避免破壞絕緣層。減少渦流的方法：增大回路的電阻。1/14/202310二電磁驅(qū)動(dòng)：1當(dāng)磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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而運(yùn)動(dòng)起來的現(xiàn)象。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)與磁鐵同向，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵，即同向異步。應(yīng)用：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電能表、汽車上用的電磁式速度表等。1/14/202311電磁驅(qū)動(dòng)演示儀1/14/202312三電磁阻尼：

1導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力而總是要阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。

應(yīng)用:磁電式儀表、電氣機(jī)車的電磁制動(dòng)、阻尼擺等.1/14/202313電磁阻尼擺1/14/202314電磁阻尼是導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng);電磁驅(qū)動(dòng)是磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng).安培力的作用都是阻礙它們間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系1/14/2023151/14/202316如圖所示是一種冶煉金屬的感應(yīng)爐示意圖，爐內(nèi)裝著需冶煉的金屬，爐外繞著很多匝線圈，當(dāng)高頻交變電流通過線圈后，爐內(nèi)的金屬就會(huì)被熔化。請(qǐng)你說明感應(yīng)爐冶煉金屬的原理，在電流有效值相同的情況下，電流頻率的高低對(duì)冶煉過程有什么影響？知識(shí)補(bǔ)充渦流的熱效應(yīng)電感：“通低頻，阻高頻”

電流頻率越高，自感電動(dòng)勢(shì)越大，產(chǎn)生的渦流越強(qiáng)，冶煉過程越快。1/14/2023171下列哪些措施是為了防止渦流的危害（）A、電磁爐所用的鍋要用平厚底金屬鍋B、磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上C、變壓器的鐵芯不做成整塊，而是用許多電阻率很大的硅鋼片疊合而成D、變壓器的鐵芯每片硅鋼片表面有不導(dǎo)電的氧化層CD例題1/14/202318

2在水平放置的光滑導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)軌固定一個(gè)條形磁鐵，如圖?，F(xiàn)有鐵、鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們從導(dǎo)軌上的A點(diǎn)以某一初速度向磁鐵滑去。各物塊在碰上