涡流、电磁阻尼和电磁驱动.ppt

1、一、涡流,如图所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场激发出感生电场。导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流。,当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。,涡流的应用,真空冶炼炉,涡流的应用,高频焊接,涡流的应用,电磁炉,涡流的应用,金属探测器,交变电流,交变电流,怎样减少涡流损耗？,整块铁心,彼此绝缘的薄片,思考与讨论,变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施,采用叠加起来的硅钢片代替整块铁芯,并使硅钢片平面与磁感

2、应线平行。,变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施,如图，把铜片悬挂在电磁铁的两极间，形成一个摆。在电磁铁线圈未通电时，铜片可以自由摆动，要经过较长时间才会停下来。 一旦当电磁铁通电之后，由于穿过运动导体的磁通量发生变化，铜片内将产生感应电流。根据楞次定律，铜片摆锤的摆动便受到阻力而迅速停止。,演示实验1,二、电磁阻尼,导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。,演示实验2,取一灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。,用导线把灵敏电流计的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况与上次有什么不同，怎样解

3、释这种差别？,演示实验3,如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。这种现象说明了什么？,演示实验4,如图所示，如果使一金属圆盘紧靠磁铁的两极而不接触，当使磁铁旋转起来，在圆盘中产生涡流将阻碍它与磁铁的相对运动，因而使得圆盘跟随磁铁运动起来。在这里，涡流的机械效应表现为电磁驱动。,三、电磁驱动,磁场相对于导体运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种现象称为电磁驱动。,电磁驱动的应用,交流感应电动机,例1、如图所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就

4、产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是 A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大,例2、如图所示，闭合金属铜环从高为h的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设闭合环初速度为零，不计摩擦，则 A若是匀强磁场，环上升的高度小于h B若是匀强磁场，环上升的高度大于h C若是非匀强磁场，环上升的高度等于h D若是非匀强磁场，环上升的高度小于h,解析：若是匀强磁场，闭合环的磁通量不发

5、生变化，无感应电流产生，环也就受不到磁场力，所以环仍保持机械能守恒，上升的高度等于h。若是非匀强磁场，闭合环的磁通量发生变化，有感应电流产生，环受到磁场力作用去阻碍环与磁场间的相对运动，使环损失一部分机械能向电能转化，所以环上升的高度小于h。因此答案D正确。,例3、如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是 A铁 B木 C铜 D铝,如图472所示，一金属球用绝缘细线悬挂于O点，将金属球拉离平衡位置并释放，金属球摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界若不计空气阻力，则(),A金属球向右穿过磁场后

6、，还能摆至原来的高度B在进入和离开磁场时，金属球中均有感应电流C金属球进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大D金属球最终将静止在平衡位置,【解析】如图473所示，当金属球从1位置开始下落，进入磁场时(即2和3位置)，由于金属球内磁通量发生变化，所以有感应电流产生同时，金属球本身有内阻，必然有能量的转化，即有能量的损失,图473,1.如图474所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面下面对于两管的描述可能正确的是(),图474,AA管是用塑料制成

7、的，B管是用铜制成的BA管是用铝制成的，B管是用胶木制成的CA管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的DA管是用胶木制成的，B管是用铝制成的,位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图475所示，在此过程中(),图475,A磁铁做匀速直线运动B磁铁做减速运动C小车向右做加速运动D小车先加速后减速【思路点拨】本题为电磁驱动，可由楞次定律判断作用力的方向，再由牛顿第二定律判断运动情况,2.如图476所示，把一个闭合线框放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体可以绕竖直轴转动，闭合线框也可以绕竖直轴转动，当蹄形磁体逆时针(从上往下看)转动时，有关线圈的运动下列说

8、法正确的是(),图476,A线圈将顺时针方向转动B线圈仍保持静止C线圈将逆时针方向转动，转速与磁铁相同D线圈将逆时针方向转动，转速比磁铁小解析：选D.根据电磁驱动，磁铁转动，线圈会产生感应电流和受到安培力作用，这个安培力驱动线圈运动，其转动的效果是阻碍它们的相对运动，因此线圈转动方向与磁铁相同，但转速比磁铁小,光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图477所示，抛物线的方程是yx2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物面上yb(ba)处以速度v沿抛物面下滑，假设抛物面足够长，小金属块沿抛物面下滑后产生的焦耳热总量是(),【答案】D【点评】小金属块在进出磁场的过程中，磁通量发生变化，会产生涡流，机械能转化为内能但在匀强磁场中运动时，磁通量不变，不产生涡流，机械能守恒,3.如图478所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺旋管A.在弧形轨道上高为h的地方，无初速释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB.,(1)螺旋管A将向哪个方向运动？(2)全过程中整个电路所消耗的电能,答案：见解析,