涡流

涡流应用举例
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高频感应电炉
电磁阻尼 电磁驱动
涡流应用举例
• 由于大块金属的电阻 很小，涡流可以很大， 放出大量的焦耳热。 工业上利用这种热效 应制成高频感应电炉 来冶炼金属
• 如图，高频交 变电流激发很 强的高频交变 磁场，坩埚内 被冶炼的金属 因涡流产生的 焦耳热而熔化。
高频感应炉的优点
涡流
• 一：什么是涡流 • 二：涡流应用举例 • 三：涡流危害与防 范
什么是涡流？
• 当导体处在变化的磁场中或相对于磁场运 动时，由于磁通的改变，期内部会产生感 应电动势，导体看做一系列 半径逐渐变化的圆柱状薄 壳，每个薄壳自成一个闭合 回路，于是产生沿壳的感应 电流。这种电流的流线成闭 合的旋涡状，故称涡电流， 简称涡流。 Back
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电磁驱动
• 涡流的电磁阻尼是一种阻碍相对运动的作用。 • 将一金属紧靠磁铁的两极而不接触，当磁铁 旋转起来，圆盘中产生的涡流阻碍磁铁与圆 盘的相对运动，从而使圆盘随之转动。 • 这种驱动作用是因感应现象而产生的，圆盘 转速小于磁铁转速，两者异步。这便是反应 式异步电动机的原理。 Back
涡 流 的 危 害 与 防 治
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制作人:孙腾骞
０７１０２４６
• 无接触加热，可使金属不受玷污，并不至 在高温下氧化。 • 在内部各处同时加热， • 加热效率高，速度快。
• 适用于冶炼特种钢，难熔或较活泼的金属， 以及提纯半导体材料。
电磁阻尼
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4．涡流危害的防止 为了降低涡流造成的损耗， 将铁芯用相互绝缘的薄硅钢片叠合 而成，减小回路的横截面积，增大回路电阻，从而减弱涡流。
二、涡流的应用 1．高频感应炉冶炼金属 (1源和受热物体可以不直接接触。 ②加热效率高，速度快，可以减小表面氧化现象。 ③容易控制温度，提高加工精度。 ④可实现局部加热。 ⑤可实现自动化控制。 ⑥可减少占地、热辐射、噪声和灰尘。
第七节 涡流
一、涡流 1．涡流的概念 由于电磁感应，在整块金属导体内部会形成 感应电流 ，电流 在金属块内组成闭合回路，很像水的旋涡，如图 171 所示。
图 171
2．特点 整块金属的 电阻 很小，涡流往往 很大 。
3．涡流的危害 (1)涡流在金属块内部释放出大量的焦耳热，会使铁芯温度升 高，缩短线圈绝缘材料的寿命。 (2)涡流的热效应会消耗能量，使变压器、电动机的效率降低。
图 172 应电流产生，以阻碍磁通量的增加，感应电流使线圈受到安培力的
作用，因而线圈会跟着一起转动起来。 [说明] 线圈转动方向与磁铁转动方向相同， 但转速一定小于磁
铁的转速，即同向异步。 (3)应用：交流感应电动机。
电磁阻尼和电磁驱动的比较
电磁阻尼 成因 由导体在磁场中运动形成
电磁驱动 由磁场运动形成
4．电磁驱动 (1)概念 如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，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，这种作 用常称为电磁驱动。
(2)电磁驱动的原理 如图 172 所示，当转动蹄形磁铁时，穿过线圈的磁 通量发生变化，例如线圈处于图中所示的初始状态时， 穿过线圈的磁通量为零，蹄形磁铁一转动，穿过线圈的 磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就会有感
2．电磁灶 (1)原理：磁场感应涡流 加热。 (2)优点 ①通过锅底涡流发热，不存在能量传递过程中的损耗，热效 率高。 ②锅直接发热，无明火和炊烟、清洁、安全。 ③功能多。 3．电磁阻尼

专题二十二 涡流基本知识点1．涡流的特点：当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P ＝I 2R 知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。

2．涡流中的能量转化：涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为内能。

如果金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。

3．注意：(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律。

(2)磁场变化越快⎝⎛⎭⎫ΔB Δt 越大，导体的横截面积S 越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大。

例题分析一、对涡流的理解例1 下列关于涡流的说法中正确的是( )A ．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B ．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C ．涡流有热效应，但没有磁效应D ．在硅钢中不能产生涡流(对应训练)下列做法中可能产生涡流的是( )A ．把金属块放在匀强磁场中B ．让金属块在匀强磁场中匀速运动C ．让金属块在匀强磁场中做变速运动D ．把金属块放在变化的磁场中二、涡流在电磁炉中的应用例2 如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是()A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯(对应训练)如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。

电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。

4.7 涡流 电磁阻尼和电磁驱动
麦克斯韦电磁场理论
• 磁场变化时，导体中的 磁场变化时， 自由电子就会感生电场 的作用下定向移动而产 生感应电流， 生感应电流，这种感应 电流是像旋涡一样的闭 合的曲线， 合的曲线，把它叫做涡 电流，简称涡流 涡流。 电流，简称涡流。 B增加 增加
E
I
1、涡流 、
3、电磁阻尼与电磁驱动 、
• 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导 当导体在磁场中运动时， 体受到的安培力的方向总是阻碍导体的运 这种现象的称为电磁阻尼 电磁阻尼。 动，这种现象的称为电磁阻尼。 • 如果磁场相对于导体转动，在导体中会产 如果磁场相对于导体转动， 生感应电流， 生感应电流，感应电流使导体受到安培力 作用，安培力使导体运动起来， 作用，安培力使导体运动起来，这种作用 称为电磁驱动 电磁驱动。 称为电磁驱动。
涡流现象小结
• 定义：把块状金属放在变化的磁场中或者让它在 定义： 磁场中运动时，金属块内产生感应电流， 磁场中运动时，金属块内产生感应电流，这种电 流在金属块内自成闭合回路，很像水的漩涡， 流在金属块内自成闭合回路，很像水的漩涡，故 叫涡流。 叫涡流。 • 特点 导体内由于涡流的作用而产生热量 特点:导体内由于涡流的作用而产生热量 • 利 用：冶炼、探雷、电磁炉等 冶炼、探雷、 • 防 止：各种电机和变压器的铁芯中，用涂有绝缘 各种电机和变压器的铁芯中， 漆的薄硅钢片叠压而成 • 能量转化：由其他能量向电能转化，最后电能转 能量转化：由其他能量向电能转化， 化成热能
四、涡流及其应用
3、防止：铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠成。
总结
• • • • • 基本概念： 基本概念：涡流 电磁阻尼 电磁驱动 涡流的利与弊： 涡流的利与弊： 电磁阻尼的作用： 电磁阻尼的作用： 电磁驱动的作用： 电磁驱动的作用： 各种现象的本质： 各种现象的本质：