渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動

劉萬波

浙江省泰順中學(xué)◎必修三第十一章第四節(jié)2019人教版高中物理

思考與討論磁鐵管中Φ改變管中產(chǎn)生感應(yīng)電流I感應(yīng)電流周圍產(chǎn)生磁場B相互作用思考與討論渦流根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，當(dāng)磁場變化時，導(dǎo)體中的自由電子就會在感生電場的作用下定向移動從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流是像旋渦一樣的閉合的曲線，我們把它叫渦電流，簡稱渦流。如果環(huán)不斷增粗直到變成一圓盤，又會發(fā)生什么現(xiàn)象？變成方盤呢？如果導(dǎo)體用整塊鐵代替，如圖所示，電流變化時，鐵塊中有感應(yīng)電流嗎？如果有，它的形狀如何？感生電場麥克斯韋認(rèn)為，磁場變化時會在空間激發(fā)一種電場。這種電場與靜電場不同，它不是由電荷產(chǎn)生的，我們把它叫作感生電場。如果感應(yīng)電動勢是由感生電場產(chǎn)生的，它也叫作感生電動勢。

2.感生電動勢：如果此刻空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會在感生電場的作用下做定向運動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就是說導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。

1.感應(yīng)電動勢：渦流的應(yīng)用和防止感生電場一個單匝線圈落入磁場中，分析它在圖示位置時感應(yīng)電流的方向和所受安培力的方向。安培力對線圈的運動有什么影響？當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運動。思考與討論為什么用鋁框做線圈骨架？連接兩個接線柱的導(dǎo)線電源在電動機線圈中產(chǎn)生的電流的方向以及AB、CD兩個邊受力的方向都已經(jīng)標(biāo)出?，F(xiàn)在的問題是，既然線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢是加強了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了它？是有利于線圈的轉(zhuǎn)動，還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動？電磁驅(qū)動一種交流感應(yīng)電動機的結(jié)構(gòu)當(dāng)磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動時，在導(dǎo)體中會產(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動起來的現(xiàn)象。線圈轉(zhuǎn)動與磁鐵同向，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵，即同向異步。課堂練習(xí)1、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課堂練習(xí)2．高頻焊接原理示意圖如圖所示，線圈通以高頻交流電，金屬工件的焊縫中就產(chǎn)生大量焦耳熱，將焊縫融化焊接，要使焊接處產(chǎn)生的熱量較大，下列措施不可采用是（）A．減小焊接縫的接觸電阻B．增大焊接縫的接觸電阻C．增大交變電流的電壓D．增大交變電流的頻率A課堂練習(xí)3．下列關(guān)于教材中四幅插圖的說法正確的（）A．圖甲中，當(dāng)手搖動柄使得蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動，則鋁框會反向轉(zhuǎn)動，且跟磁體轉(zhuǎn)動的一樣快B．圖乙是真空冶煉爐，當(dāng)爐外線圈通入高頻交流電時，線圈中產(chǎn)生大量熱量，從而冶煉金屬C．丙是回旋加速器的示意圖，當(dāng)增大交流電壓時，粒子獲得的最大動能不變，所需時間變短D．圖丁是微安表的表頭，在運輸時要把兩個正、負(fù)接線柱用導(dǎo)線連在一起，這是為了保護(hù)電表指針，利用了電磁驅(qū)動原理C感生電場4．如圖所示，在平行于地面的勻強磁場上方，有兩個用相同金屬材料制成的邊長相同的正方形線圈a、b，其中a的導(dǎo)線比b粗，它們從同一高度自由落下，則（）A．它們同時落地B．a(chǎn)先落地C．b先落地D．無法判斷AB