1、,第10講渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動,1.了解渦流是怎樣產(chǎn)生的及渦流現(xiàn)象的利用和危害. 2.通過對渦流實例的分析，了解渦流現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用. 3.了解電磁阻尼和電磁驅(qū)動.,目標(biāo)定位,一、渦流 1.定義：用整塊金屬材料作鐵芯繞制的線圈，當(dāng)線圈中通有 的電流時，變化的電流會產(chǎn)生變化的 ，變化的磁場穿過 ，整個鐵芯會自成回路，產(chǎn)生 ，這種電流看起來像水的旋渦，把這種電流叫做渦電流，簡稱渦流.,變化,磁場,鐵芯,感應(yīng)電流,2.應(yīng)用 (1)渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用，如 . (2)渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用，如 . 3.防止：電動機(jī)、變壓器等設(shè)備中應(yīng)防止渦流過大而導(dǎo)致浪費能量，損壞電器. (1)途徑一：增大鐵芯材料的

2、 . (2)途徑二：用互相絕緣的 疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯.,真空冶煉爐,探雷器,電阻率,硅鋼片,二、電磁阻尼 1.定義：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時， 電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是 . 2.應(yīng)用：磁電式儀表中利用電磁阻尼使指針迅速停止，便于讀數(shù).,感應(yīng),阻礙導(dǎo)體的運動,三、電磁驅(qū)動 1.定義：磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到 的作用，使導(dǎo)體運動起來. 2.應(yīng)用：交流感應(yīng)電動機(jī).,安培力,一、對渦流的認(rèn)識 1.渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵循法拉第電磁感應(yīng)定律. 2.磁場變化越快，導(dǎo)體的橫截面積S越大，導(dǎo)體材料的電阻率越小，形成的渦流就越大.,例1

3、對變壓器和電動機(jī)等中渦流的認(rèn)識，以下說法正確的是() A.渦流會使鐵芯溫度升高，減少線圈絕緣的壽命 B.渦流發(fā)熱，要損耗額外的能量 C.為了不產(chǎn)生渦流，變壓器和電動機(jī)的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 D.渦流產(chǎn)生于線圈中，對原電流起阻礙作用,解析變壓器和電動機(jī)中產(chǎn)生的渦流會使溫度升高消耗能量，同時會減少線圈絕緣的壽命，A、B正確； 變壓器和電動機(jī)的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是為了增加電阻，減小電流，減少產(chǎn)生的熱量，C錯誤； 渦流產(chǎn)生于鐵芯中，對原電流無阻礙作用，D錯誤.故選A、B. 答案AB,二、對電磁阻尼的理解 1.產(chǎn)生：閉合回路的部分導(dǎo)體在做切割

4、磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電流時，導(dǎo)體在磁場中就要受到安培力的作用，根據(jù)楞次定律，安培力總是阻礙導(dǎo)體的運動，于是產(chǎn)生電磁阻尼. 任何在磁場中運動的導(dǎo)體，只要給感應(yīng)電流提供回路，就會存在電磁阻尼作用.,2.應(yīng)用舉例：使用磁電式電表進(jìn)行測量時，總希望指針擺到所示值的位置時便迅速地穩(wěn)定下來，以便讀數(shù).由于指針轉(zhuǎn)軸的摩擦力矩很小，若不采取其他措施，線圈及指針將會在所示值附近來回擺動，不易穩(wěn)定下來.為此，許多電表把線圈繞在閉合的鋁框上，當(dāng)線圈擺動時，在閉合的鋁框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而獲得電磁阻尼，以使線圈迅速穩(wěn)定在所示值的位置.電氣列車中的電磁制動器也是根據(jù)電磁阻尼這一原理制成的.,例2如圖1所示，一狹長的銅片

5、能繞O點在紙面內(nèi)擺動，有界磁場的方向垂直紙面向里，銅片在擺動時受到較強的阻尼作用，很快就停止擺動.如果在銅片上開幾個長縫，銅片可以在磁場中擺動較多的次數(shù)后才停止擺動，這是為什么？,圖1,解析沒有開長縫的銅片在磁場中擺動時，銅片內(nèi)將產(chǎn)生較大的渦流，渦流在磁場中所受的安培力總是阻礙銅片的擺動，因此銅片很快就停止擺動.如果在銅片上開幾個長縫，就可以把渦流限制在縫與縫之間的各部分銅片上，較大地削弱了渦流，阻力隨之減小，所以銅片可以擺動多次后才停止擺動. 答案見解析,三、對電磁驅(qū)動的理解 電磁驅(qū)動與電磁阻尼的區(qū)別與聯(lián)系 1.電磁驅(qū)動中導(dǎo)體受安培力的方向與導(dǎo)體運動方向相同，推動導(dǎo)體運動；電磁阻尼中安培力的

6、方向與導(dǎo)體運動方向相反，阻礙導(dǎo)體運動.,2.電磁驅(qū)動中由于電磁感應(yīng)，磁場能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能而對外做功；電磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能. 3.電磁驅(qū)動與電磁阻尼中安培力的作用效果均為阻礙相對運動，應(yīng)注意電磁驅(qū)動中導(dǎo)體的運動速度要小于磁場的運動速度.,例3如圖2所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸OO轉(zhuǎn)動.從上向下看，當(dāng)磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時，則() A.線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 B.線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比磁鐵小 C.線圈將順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比磁鐵大 D.線圈將順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比磁鐵小,圖2,解析當(dāng)磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生感

7、應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流總是阻礙磁鐵和線圈之間的相對運動，線圈將與磁極同向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動速度比磁鐵小.B項正確. 答案B,1.如圖3所示是高頻焊接原理示意圖.線圈中通以高頻變化的電流時，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫處產(chǎn)生大量熱量，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是(),渦流的應(yīng)用,圖3,A.交流電的頻率越高，焊縫處的溫度升高得越快 B.交流電的頻率越低，焊縫處的溫度升高得越快 C.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻小 D.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻大,解析交流電頻率越高，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，升溫越

8、快，工件電流相同，電阻越大，溫度越高，放熱越多. 答案AD,對電磁阻尼的理解 2.如圖4所示，磁電式儀表的線圈通常是用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是() A.防止渦流而設(shè)計的 B.利用渦流而設(shè)計的 C.起電磁阻尼的作用 D.起電磁驅(qū)動的作用,圖4,解析線圈通電后在安培力作用下轉(zhuǎn)動，鋁框隨之轉(zhuǎn)動，在鋁框內(nèi)產(chǎn)生渦流.渦流將阻礙線圈的轉(zhuǎn)動，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來，這樣做是利用渦流來起電磁阻尼的作用. 答案BC,3.如圖5所示，條形磁鐵用細(xì)線懸掛在O點.O點正下方固定一個水平放置的鋁線圈.讓磁鐵在豎直面內(nèi)擺動，下列說法中正確的是(),圖5,A.磁鐵左右擺動一次，線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向改變2

9、次 B.磁鐵始終受到感應(yīng)電流磁場的斥力作用 C.磁鐵所受到的感應(yīng)電流對它的作用力始終是阻力 D.磁鐵所受到的感應(yīng)電流對它的作用力有時是阻力，有時是動力,解析磁鐵向下擺動時，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流(從上面看)，并且磁鐵受到感應(yīng)電流對它的作用力為阻力，阻礙它靠近；磁鐵向上擺動時，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流(從上面看)，磁場受感應(yīng)電流對它的作用力仍為阻力，阻礙它遠(yuǎn)離，所以磁鐵在左右擺動一次過程中，電流方向改變3次，感應(yīng)電流對它的作用力始終是阻力，只有C項正確. 答案C,4.如圖6所示，光滑水平絕緣面上有兩個金屬環(huán)靜止在平面上，環(huán)1豎直，環(huán)2水平放置，均處于中間分割線上，在平面中間分割線正上方有一條形磁鐵，當(dāng)磁鐵沿中間分割線向右運動時，下列