4.7涡流-电磁阻尼和电磁驱动PPT课件

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【试题】(多选)如图9所示是用涡流金属探测器探测地 下金属物的示意图，下列说法中正确的是（ ） A.探测器内的探测线圈会产生交变磁场 B.只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 C.探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流 D.探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流
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【试题】（多选）下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ） A.电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B.磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上 C.变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠
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【试题】弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁.将磁铁托起到某一高度后放开， 磁铁能上下振动较长时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈， 使磁铁上下振动时穿过它(如图2所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现 象.
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【试题】一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间， 如图所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕轴转动.当蹄 形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动；磁铁逆时针 转动时线圈也逆时针转动. (1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？ 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什 么关系？
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【试题】光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的 方程是y＝x2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y ＝a的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物面上y＝b(b>a)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( )
A．mgb C．mg(b－a)
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【试题】(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名 的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中 心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针， 如图所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆 盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来， 但略有滞后.下列说法正确的是 A.圆盘上产生了感应电动势 B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁

（1）涡流是在整块金属内产生的感应电流。 （2）涡流的产生遵守法拉第电磁感应定律。
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2.金属块中的涡流要产生热量,如果金属的电阻率小，则 涡流很强，产生的热量也很多。 3.应用： (1)涡流的热效应：
真空冶炼炉
高频焊接 焊
线圈导线
接
处
电磁炉
交流电源
待焊接元件
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生活中的物理：电磁灶的工作原理
电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上 交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生 强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强 涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热 量，将饭用： （1）.通电瞬间等效为断路 （2）.电路稳定后等效为直流电阻 （3）.断电瞬间等效为电源
开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁 场，能量储存在磁场中，开关断开时，线 圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化 成电能。
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B变化导体环中发生的现 象?如果环不断增粗直到 变成一圆盘又会发生什么 现象?
采用身体略向前倾的姿势有利于将上颌窦内积存的分泌物排出体外根据麦克斯韦电磁场理论当如右图所示的磁场变化可能是由于产生磁场的电流变化时在磁场周围会产生感生电场导体中的自由电子就会在此电场力的作用下定向移动从而产生感应电流这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线我们把它叫涡电流
4、7涡流、电磁阻尼和电磁驱动
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（2）涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈 中的电流，使仪器报警。
金属探测仪
探雷器
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门框
安检门 线圈
金属块
报警电路
~ 交流电
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4、危害：线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的 涡流使铁芯发热,浪费了能量,还可能损坏电器。 5、防止（减少涡流的途径）： ①增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。

如图，一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向 和所受安培力的方向。
安培力对线圈的运动有什么影响？
安培力阻碍线圈的运动
电磁阻尼
知道电磁阻尼现象的原理 知道电磁阻尼的几个应用
电表线圈骨架的作用
磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上
铝框
假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感 应电流沿什么方向？
电磁驱动
电磁驱动： 磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受 到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。
电磁驱动的反思
在电磁驱动的这个小实验中，线圈转动的速度与磁铁转动的速度相比有何 关系？在此运动过程中，安培力起阻力还是动力作用？ 线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁 铁，即同向异步。
当铜盘在磁极间运动时，由于发生电磁感应现象， 在铜盘中产生感应电流，使铜盘受到安培力作用， 而安培力的方向阻碍导体的运动，所以铜盘很快就 停了下来
问题与练习
如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开， 磁铁能上下振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使 磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。分析这个现象的产生原因，并 说明此现象中能量转化的情况。
安培力对以地为参照物来说，是动力。 但对相对磁体的运动来说，是阻力。
电磁驱动的应用
交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的
连接到三相电源时能产生旋转的磁场 一种交流感应电动机的结构
电磁驱动和电磁阻尼
电磁阻尼和电磁驱动有何区别和联系？
区别 联系
电磁阻尼
电磁驱动
产生电流的原因
由于导体在磁场中 由于磁场相对于导体运动，

电磁阻尼

电磁驱动 磁通量的变化而 产生感应电流， 从而使导体受到 安培力 导体受安培力的方 向与导体运动方 向相同，推动导 体运动 由于电磁感应，磁 场能转化为电能， 通过安培力做功，
(3)电磁阻尼与电磁驱动的比较 由于磁场运动引起
由于导体在磁场中运动 成因 而产生感应电流，从 而使导体受到安培力


试定性地说明，为什么交变电流的频率越高， 焊缝处放出的热量越多． 解析：交变电流的频率越高，它产生的磁场 的变化就越快．根据法拉第电磁感应定律， 在待焊接工件中产生的感应电动势就越大， 感应电流就越大，而放出的热量与电流的平 方成正比，所以交变电流的频率越高，焊缝 处放出的热量越多．




而对于小车上的螺线管来说，在此过程中， 螺线管受到的安培力都是水平向右的，这个 安培力使小车向右运动，且一直做加速运动， C对． 答案：BC

如图所示，把蹄形磁铁的两极靠近一个金属圆 盘(不接触)，当磁铁绕轴转动时，圆盘会转动 吗？说明理由．

答案：当蹄形磁铁转动时，相当于金属圆盘 向反方向做切割磁感线的转动，在金属圆盘 里形成涡流．根据楞次定律可知，金属圆盘 中的涡流受到的磁场力的作用是阻碍圆盘和 蹄形磁铁之间的相对运动的，所以圆盘随磁 铁一起转动，但圆盘的转速要小于磁铁的转 速．两者转动方向相同.


变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的， 而不是采用一整块硅钢，这是因为 ( ) A．增大涡流，提高变压器的效率 B．减小涡流，提高变压器的效率 C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D．增大铁芯中的电阻，以减少放出的热量 答案：BD

解析：不使用整块硅钢而采用很薄的硅钢片， 这样做的目的是增大铁芯中的电阻，来减少 电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止 涡流而采取的措施.

高频感应炉 示意图
请说明感应 加热的原理。
焊
接
线圈导线
处
电源
待焊接元件 高频焊接
2.涡流的应用
(2)涡流的磁效应：
涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
金属探测仪
探雷器
安检门
门框
线圈
金属块
报警电路 ~ 交流电
3.危害：
线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的涡流使铁芯发热,浪费了能量,还可能损坏电器。
4.防止（减少涡流的途径）:
a.增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。 b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
电磁阻尼的原理是什么？
二、电磁阻尼
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——电磁阻尼。
思考与讨论
(1)为什么用铝框做线圈骨架？
思考与讨论
(2)微安表的表头在运输时为何 把两个接线柱连在一起？
电磁驱动的原理是什么？
二、电磁阻尼
1.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——电磁驱动。 2.交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。
旋转的磁场
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【规律总结】
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课堂小结
1.当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流 ——涡流。
2.当导体在磁场中运动时,在导体中会产生感应电流,感应电流会使导体受到安培力, 安培力阻碍导体的运动——电磁阻尼。
3.如磁场相对于导体转动, 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 ——电磁驱动。
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一、涡流
1.当线圈中的电流随时间变化时, 这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流——涡流。