渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)

渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)第一頁，共26頁。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律公式中各物理量的具體含義有進(jìn)一步的理解。2.學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法掌握渦流產(chǎn)生的原理。3.能掌握電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)質(zhì)。第二頁，共26頁。復(fù)習(xí)鞏固

1.要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件是什么？2.若要產(chǎn)生感應(yīng)電流（即燈泡可以亮），還需要什么條件？關(guān)鍵詞：閉合實(shí)質(zhì)：穿過回路的磁通量發(fā)生變化法拉第電磁感應(yīng)定律第三頁，共26頁。渦電流

定義：塊狀金屬處在變化的磁場(chǎng)中時(shí)，金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在金屬內(nèi)自成閉合回路，像水的旋渦，故叫渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。通入交變電流金屬是整塊的對(duì)應(yīng)磁通量變化對(duì)應(yīng)閉合回路第四頁，共26頁。原理：利用渦流的熱效應(yīng)來加熱。渦流的利用---電磁爐第五頁，共26頁。電磁爐結(jié)構(gòu)及工作原理第六頁，共26頁。電磁爐結(jié)構(gòu)及工作原理面板下有線圈，當(dāng)通入交流電時(shí)，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，使得穿過鍋底（金屬）的磁通量變化，在鍋底（金屬）產(chǎn)生渦電流，鍋（金屬）自身發(fā)熱，再通過熱傳導(dǎo)將鍋內(nèi)食物加熱。第七頁，共26頁。探討電磁爐加熱原理第八頁，共26頁。渦流的利用---冶煉爐作用：利用渦電流的熱效應(yīng)來熔化金屬。使用的交流電的頻率更高，金屬中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)更大，渦電流就更大，產(chǎn)生的熱量就更多。第九頁，共26頁。電磁爐和冶煉爐的對(duì)比1.相同點(diǎn)：都利用了交流電在金屬中產(chǎn)生渦流，并且都利用了渦流的熱效應(yīng)來進(jìn)行加熱。2.不同點(diǎn)：①電磁爐所用交流電頻率低，產(chǎn)生熱量較少冶煉爐所用交流電頻率高，產(chǎn)生熱量較多②電磁爐是鍋先發(fā)熱，再加熱鍋里的食物冶煉爐是直接使(要被冶煉的）金屬發(fā)熱至融化第十頁，共26頁。渦流的利用---高頻冶煉爐優(yōu)點(diǎn)：速度快，溫度易控制，可不需要容器，能避免有害雜質(zhì)混入被冶煉的金屬中，適于冶煉特種鋼。第十一頁，共26頁。渦流的利用第十二頁，共26頁。線圈中通有變化的電流，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，地下的金屬由于電磁感應(yīng)而形成渦流，渦流的磁場(chǎng)反過來又作用于線圈，儀器便會(huì)報(bào)警。渦流的利用---探雷器第十三頁，共26頁。飛機(jī)場(chǎng)、火車站等重要場(chǎng)所的安檢門及工作人員手上的安檢儀，都是利用與探雷器類似的電磁感應(yīng)原理來探測(cè)金屬物品的。渦流的利用---安檢儀第十四頁，共26頁。變壓器的鐵芯不用整塊金屬，避免形成閉合回路減少渦流損耗—變壓器鐵芯是由許多相互絕緣的電阻率很大的薄硅鋼片疊合而成第十五頁，共26頁。1.轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵后，線框也隨之開始轉(zhuǎn)動(dòng)。2.線框轉(zhuǎn)動(dòng)方向總與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。小組實(shí)驗(yàn)—電磁驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：第十六頁，共26頁。電磁驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)先相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)受到安培力，安培力使導(dǎo)體跟著磁場(chǎng)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng)。思考：線框的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向雖相同，為什么總滯后于磁鐵的運(yùn)動(dòng)，從不超越？第十七頁，共26頁。電磁阻尼當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。第十八頁，共26頁。1.不同點(diǎn)電磁驅(qū)動(dòng)與電磁阻尼的區(qū)別和聯(lián)系電磁阻尼：導(dǎo)體原來（受外因）是運(yùn)動(dòng)的，但磁鐵不動(dòng)，導(dǎo)體受到安培力后很快也不動(dòng)了。電磁驅(qū)動(dòng)：導(dǎo)體原來是不動(dòng)的，（有外因）讓磁鐵運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體受到安培力后也開始運(yùn)動(dòng)了。原來不動(dòng)的線圈后來動(dòng)了。原來動(dòng)的線圈后來不動(dòng)了。第十九頁，共26頁。電磁驅(qū)動(dòng)與電磁阻尼的區(qū)別和聯(lián)系2.相同點(diǎn)安培力阻礙它們間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，總想讓導(dǎo)體相對(duì)磁鐵靜止。結(jié)果：磁鐵靜止，則運(yùn)動(dòng)得線圈也要變?yōu)殪o止。磁鐵運(yùn)動(dòng)，則靜止的線圈也要跟著運(yùn)動(dòng)；第二十頁，共26頁。電磁驅(qū)動(dòng)前景—Hyperloop（超級(jí)高鐵）第二十一頁，共26頁。A、都做勻速運(yùn)動(dòng)

B、鐵塊做加速運(yùn)動(dòng)C、鋁塊做勻速運(yùn)動(dòng)D、玻璃做勻速運(yùn)動(dòng)答案：BD課堂練習(xí)鐵塊被磁化后與磁鐵相吸，所以鐵塊加速鋁塊電磁感應(yīng)后產(chǎn)生渦流，所以鋁塊減速水平放置的光滑導(dǎo)軌上固定一條形磁鐵。有鐵、鋁和玻璃制成的滑塊，使它們從A點(diǎn)以某一初速度向磁鐵滑去。各物塊在碰上磁鐵前的情況是第二十二頁，共26頁。1.介紹了渦流形成的原因（磁通量需變化，回路要閉合）2.渦流的利用：電磁爐，冶煉爐，探雷器，安檢儀等。3.渦流的防止：變壓器鐵芯硅鋼片不是閉合鐵芯，涂刷絕緣漆等。4.電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)在實(shí)質(zhì)上是一樣的，讓線框相對(duì)（運(yùn)動(dòng)或靜止的）磁場(chǎng)靜止。課堂小結(jié)第二十三頁，共26頁。練案P16第4小題線圈中通以高頻交流電時(shí)，金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，焊縫處產(chǎn)生大量熱量將金屬融化并焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少。要使得熱量增大，正確的是（

）A.增大交流電的電壓B.增大交流電的頻率C.增大焊縫處的電阻

D.減小焊縫處的電阻答案：ABC第二十四頁，共26頁。1.總結(jié)本節(jié)