电磁阻尼和电磁驱动.共28页文档

答案： C
涡流现象中的能量转化问题 伴随着涡流现象，其他形式的能转化为电能，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；如果是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，最终转化为电能．
光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，
答案： D
对电磁阻尼和电磁驱动的理解
电磁阻尼和电磁驱动的比较：见下表
项目 比较内容
电磁阻尼
电磁驱动
不同点 成因
由于导体在磁 场中运动而产 生感应电流
由于磁场运动引起磁通量 的变化而产生感应电流
项目 比较内容
电磁阻尼
电磁驱动
安培力的方向与导体运 导体所受安培力的方向
效果 动方向相反，阻碍导体 与导体运动方向相同，
4．防止：电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过 大而导致浪费能量，损坏电器．
(1)途径一：增大铁芯材料的__电__阻__率__． (2)途径二：用相互绝缘的_硅__钢__片___叠成的铁芯代替整块硅 钢铁芯．
涡流的本质是电磁感应现象，遵守电磁感应定 律和楞次定律．
电磁阻尼和电磁驱动 1．电磁阻尼 (1)概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到 安培力的作用，安培力的方向总是_阻__碍__导__体__的__运__动__． (2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便 于读数． 2．电磁驱动 (1)概念：磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流， 感应电流使导体受到_安__培__力___的作用，_使__导__体__运__动___起来． (2)应用：交流感应电动机．
答案： A
3．(2014·广州高二检测)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ列应用与涡流有关的是( )

注意：涡流的本质是电磁感应现象，与一般导 体或线圈的最大区别是金属块本身构成闭合回路， 它同样遵守电磁感应定律．
5.应用与预防
A）应用：（1）涡流的热效应：高频真空冶炼炉 （2）涡流的磁效应：探雷器，安检门
B）预防方法： （1）增大铁心材料的电阻率 （2）用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来 代替整块硅钢铁芯
【答案】 B 【点评】 产生涡流的条件 是：金属球的磁通量变化．
2）如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿
曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲 面处在图示磁场中，则（ BD） A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
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
3．可以产生涡流的两种情况
(1)把块状金属放在变化的磁场中．
(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．
4．能量转化：
伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，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 果是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．
二、电磁阻尼 1）定义：当导体在磁场中运动时，如导体中出现涡流， 即感应电流，感应电流会受到安培力作用，安培力的作用 总是_阻__碍___导体的运动，这种现象叫做 电磁阻尼．
V0
三、电磁驱动 1）定义：如果磁场相对于导体运动，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，这种作用就是 电磁驱动．

2.电磁驱动
一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图 4 所示，蹄形磁铁和闭合
线圈都可以绕 OO′轴转动.当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动，
当磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动.
根据以上现象，回答下列问题：
(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？
(2)线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速度相
一、涡流
1.如图 1 所示，当磁场变化时，导体中就会产生感应电流，那么导体中的电荷为什么会定向 移动而形成电流？
答案 根据麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场会在其周围
空间产生感生电场，感生电场对导体中的自由电荷产生的
电场力会使电荷定向移动，从而形成电流.
图1
图2
2.如果磁场是用变化的电流来获取的，导体用整块铁代替，如图 2 所示.请问铁块中有感应 电流吗？如果有，它的形状像什么？
同吗？
图4
答案 (1)变化.
(2)线圈内产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来.线圈的转速 小于磁铁的转速.
[要点提炼] 电磁阻尼与电磁驱动的区别与联系：
1.电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向 相反 ， 阻碍 导体运动；电磁驱动中导体 受安培力的方向与导体运动方向 相同 ， 推动 导体运动.
A.t1＞t2，v1＞v2
图9 B.t1＝t2，v1＝v2 C.t1＜t2，v1＜v2
D.t1＜t2，v1＞v2
解析 开关 S 断开时，线圈中无感应电流，对磁铁无阻碍作用，故磁铁自由下落，a＝g； 当 S 闭合时，线圈中有感应电流，对磁铁有阻碍作用，故 a＜g.所以 t1＜t2，v1＞v2.
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测

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上海磁悬浮列车
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实验：隔空移物
分组实验1: 由磁铁和非磁性支架构成一个单摆，利用铝板完成下列操作 （1）当单摆摆动时，你有什么办法在不接触的情况下使它快速停下？ （2）当单摆静止时，你有什么办法在不接触的情况下使它摆动起来？
分组实验2： （1）铅笔竖直支撑易拉罐保持平衡，能不能利用强磁铁使易拉罐由静止运动 起来（磁铁尽量靠近易拉罐但不接触） ？ （2）用铅笔竖直支撑易拉罐,在易拉罐水平转动的过程中,能否利用强磁铁使 其快速的停下来（磁铁尽量靠近易拉罐但不接触） ？
寻找阿狸！
每个人心里都住在一个阿狸，给人美好和温暖
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5.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上 的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底 盘周边沿其径向对称地安装若干对紫 铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微 小振动，如图所示。无扰动时，按下 列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场； 出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其 左右振动的衰减最有效的方案是( A )
锅体发热从而加热食物。下列相关的说法中正确 的是( A ) A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关 B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工 作
C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电 磁炉来烹饪食物
D.电磁炉的上表面一般都是用金属材料制成，以 加快热传递、减少热损耗
例2. (多选)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会产生感
3.探雷器（应用）
士兵手持一个长柄线圈在地面扫过，线圈中有变化着的 电流。如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流， 涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。用 来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷。机场、 车站的安检门探测人身携带的金属物品，道理是一样的。
三.涡流的应用与防止 4.变压器的铁芯（防止）
三.涡流的应用与防止 1.真空冶炼炉（应用）
线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金 属中产生涡流。涡流产生的热量使金属 熔化。炉体本身不发热，一般用耐高温 材料制作。
2.电磁炉（应用）
迅速变化的电流通过电磁炉面板下方的 线圈时，面板上方的铁锅底部产生涡流， 铁锅迅速发热。面板本身并不发热。
三.涡流的应用与防止
电磁阻尼1
电磁阻尼2
例3.磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车 装置，工作效应比靠摩擦力刹车更稳定，如图为该新 型装置的原理图（从后面朝前看）；过山车的两侧装 有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车 进入停车区时铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快 停下来，关于该装置的下列说法正确的是（ C ） A．刹车原理是利用了电流的磁效应 B．过山车从进入停车区到停止的过程，动能转化成 电能 C．过山车进入停车区的速度 越大，刹车的阻力越大 D．若将铜片换成有机玻璃片， 也能达到相同的刹车效果

的初速度向磁铁方向运动(yùndòng)，如果发现小球做减速运动(yùndòng)，
则小球的材料可能是
A．铁
B．木
C．铜
D．铝
第四章 第电2磁3页感应/共(d2ià7n页cí-gǎnyìng)
第二十四页，共28页。
小结(xiǎojié)
本节课学习了涡流、电磁阻尼和 电磁驱动。
1.导体在变化的磁场中产生涡流， 涡流是电磁感应现象的应用， 生活中的涡流有利也有弊。
suǒ)的安检门及工
作人员手上的探测
器，也是利用与探
雷器类似的电磁感
应原理使仪器报警
，来探测进出人员
身上携带的金属物
品。
第四章 第电9磁页感/应共(2di7à页ncí-gǎnyìng)
第十页，共28页。
思考与讨论
交变(jiāo biàn)电流
怎样(zěny àng)减少涡流损耗？
交变(jiāo biàn)电流
2、产生条件：金属(jīnshǔ)块中 产生感应电流的条件
3.产生的效果：若金属电阻率小，
产生的涡流很大，从而产生的热量 就很多。
第第四4章页/共电2磁7页感应
第五页，共28页。
涡流(wōliú)的利 a.真空冶炼炉，高频焊接
用 1、如图所示的真空冶炼炉，利用涡流的热效应来熔 化金属。交流电的频率(pínlǜ)越高，金属熔炉中的感 应电动势就越大，金属材料的电阻率越小，产生的涡 流热效应就越强。
第四章第电2磁1页感应/共(d2ià7nc页í-gǎnyìng)
第二十二页，共28页。
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(fā rè)很少，以下说法正确的是

实验目的
实验目的和原理介绍
实验器材准备和操作步骤说明
线圈
电源
用于产生磁场。
提供实验所需电能。
03
电压表
测量电路中的电压。
01
导体
用于产生涡流。
02
电流表
测量电路中的电流。
实验器材准备和操作步骤说明
实验器材准备和操作步骤说明
滑动变阻器：调节电路中的电阻，从而控制电流的大小。 支架、导线等辅助器材。 操作步骤
表现形式
涡流表现为在导体内部产生的环形电流；电磁阻尼表现为阻碍导体运动的力；电磁驱动表现为驱动导体运动的力。
三者之间内在联系与区别
三者相互作用关系分析
涡流与电磁阻尼
当导体在磁场中运动时，涡流的产生会增强电磁阻尼效应，因为涡流产生的磁场会与原磁场相互作用，增强阻碍导体运动的力。
涡流与电磁驱动
三者相互作用关系分析
影响因素
电磁驱动的效果受到多个因素的影响，包括磁场强度、电流大小、线圈匝数、铁芯材料等。
电磁驱动产生条件及影响因素
电磁驱动在工程技术中应用
电机 电磁阀 电磁泵 磁悬浮列车 电磁驱动在电机中得到了广泛应用，如直流电机、交流电机等。 电磁阀利用电磁驱动原理控制阀门的开关，广泛应用于液压、气动等控制系统中。 电磁泵利用电磁驱动原理将电能转化为机械能，实现液体的输送和增压。 磁悬浮列车利用电磁驱动原理实现列车的悬浮和导向，具有高速、安全、舒适等优点。
电磁阻尼原理及特点
定义
电磁阻尼指的是当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，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。
分类
根据产生电磁阻尼的方式不同，可以分为动生电磁阻尼和感生电磁阻尼。
电磁阻尼定义与分类

电磁驱动的应用
01
02
03
电机
各种类型的电机，如直流 电机、交流电机、步进电 机等，都是基于电磁驱动 原理。
磁悬浮
磁悬浮列车和磁悬浮轴承 等磁悬浮技术也是利用电 磁驱动原理。
自动控制系统
在自动控制系统中，如伺 服系统、比例阀等，电磁 驱动也是关键部分。
电磁驱动的优缺点
优点
电磁驱动具有快速、精确、高效的特 点，且结构紧凑、可靠性高。
03
电磁驱动
电磁驱动原理
01
基于电磁感应定律
当导体在磁场中运动时，会产生电动势，从而产生电流。这个电流反过
来会产生一个磁场，与原始磁场相互作用，产生一个力，使导体运动。
02
磁场和电流的交互作用
磁场和电流的交互作用产生了一个转矩或力，这个转矩或力使导体按照
特定的方向旋转或移动。
03
动态响应
电磁驱动具有快速的动态响应，可以在毫秒级别内实现精确控制。
在旋转机械、振动控制、精密仪器等领域，涡流电磁阻尼技术被广泛应用，用 于减小振动、降低噪音、提高设备稳定性和寿命。
主题概述
涡流电磁阻尼的基本原理
当导体在磁场中作相对运动时，会在导体中产生感应电动 势，进而形成感应电流，即涡流。涡流与磁场相互作用产 生阻尼力，从而实现减振降噪的效果。
电磁驱动的基本原理
优缺点的比较
涡流电磁阻尼
优点在于其结构简单、阻尼力大、调 节方便等；缺点在于其能耗较高、发 热量大、需要频繁维护和更换部件。
电磁驱动
优点在于其响应速度快、驱动力大、 控制精度高等；缺点在于其结构复杂、 成本较高、需要额外的电源和控制器 等。
05
未来发展与展望
涡流电磁阻尼的未来发展

下列现象属电磁阻尼旳是____________，属电磁 驱动旳是________．
A．磁电式仪表线圈旳骨架用铝框来做 B．微安表旳表头在运送时要把两接线框短接 C．自制金属地雷探测器 D．交流感应电动机 E．当右图中B变大时，a、b在固定 光滑导轨上滑动
解析： 电磁阻尼是指导体在磁场中运动时，感应电流会 使导体受到安培力，安培力旳方向总是阻碍导体运动；而电磁 驱动是磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电 流使导体受到安培力作用，安培力使导体运动而不是阻碍导体 运动．
工具
第四章 电磁感应
高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交 流电，金属工件旳焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊 接．要使焊接处产生旳热量较大，可采用( )
A．减小交变电流旳频率 B．增大交变电流旳频率 C．增大焊接缝旳接触电阻 D．减小焊接缝旳接触电阻
工具
第四章 电磁感应
解析：
答案： BC
答案： AB DE
◎ 教材资料分析 〔思索与讨论〕——教材P27 分析电表线圈骨架旳作用
磁电式仪表旳线圈经常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上 图乙．假定仪表工作时指针向右转动，铝框中旳感应电流沿什 么方向？因为铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培 力．安培力是沿什么方向旳？安培力对铝框旳转动产生什么影 响？使用铝框做线圈骨架有什么好处？
(2)陶瓷和玻璃是绝缘体，不能产生感应电流 电阻率小， 电热少，效率低
(3)能起到加热作用，因为线圈产生旳磁场能穿透纸板到达 锅底，在锅底产生感应电流，利用电流旳热效应起到加热作用.
练习：1、下列应用与涡流有关旳是( )
A．家用电磁炉
B．家用微波炉
C．真空冶炼炉
D．探雷器
解析： 家用电磁炉和真空冶炼炉利用涡流旳热效应工作，