第4章第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动

1、结结 束束首 页末 页上一页下一页1定义定义由于由于_，在导体中产生的像水中旋涡样的，在导体中产生的像水中旋涡样的_电流。电流。2特点特点若金属的电阻率小，涡流往往若金属的电阻率小，涡流往往_，产生的热量，产生的热量_。自读教材自读教材抓基础抓基础 第第7节节涡流、电磁阻尼和电磁驱动涡流、电磁阻尼和电磁驱动涡流涡流电磁感应电磁感应感应感应很强很强很多很多结结 束束首 页末 页上一页下一页3应用应用(1)涡流热效应：如涡流热效应：如_。(2)涡流磁效应：如涡流磁效应：如_、_。4防止防止电动机、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

2、坏电器。费能量，损坏电器。(1)途径一：增大铁芯材料的途径一：增大铁芯材料的_。(2)途径二：用相互绝缘的途径二：用相互绝缘的_叠成的铁芯代替整个叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。硅钢铁芯。真空冶炼炉真空冶炼炉探雷器探雷器安检门安检门电阻率电阻率硅钢片硅钢片结结 束束首 页末 页上一页下一页1涡流的产生涡流的产生涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象。当导体处在变化涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象。当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以等的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以等效成许许多多的闭合电路。当穿过这些闭合电路的磁通量变化效成许许多多的闭合电路。当穿过

3、这些闭合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流，即导体内时，在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流，即导体内部产生了涡流。部产生了涡流。跟随名师跟随名师 解疑难解疑难 结结 束束首 页末 页上一页下一页2涡流的特点涡流的特点当电流在金属块内自成闭合回路当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流产生涡流)时，由于整块时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式PI2R知，热功率知，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。的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。3涡流的防止涡流的防止电动机、变压器的线圈中有变

4、化的电流，因而在铁芯中产电动机、变压器的线圈中有变化的电流，因而在铁芯中产生了涡流，不仅浪费了能量，还可能损坏电器，因此，要想办生了涡流，不仅浪费了能量，还可能损坏电器，因此，要想办法减小涡流。为了达到减小涡流的目的，采用了电阻率大的硅法减小涡流。为了达到减小涡流的目的，采用了电阻率大的硅钢做铁芯的材料，并把硅钢做成彼此绝缘的薄片，这样，就大钢做铁芯的材料，并把硅钢做成彼此绝缘的薄片，这样，就大大减小了涡流。大减小了涡流。结结 束束首 页末 页上一页下一页4涡流的利用涡流的利用用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉

5、内的金属中就产生涡流。涡流产生的热量反复变化的电流，炉内的金属中就产生涡流。涡流产生的热量使金属达到很高的温度并熔化。利用涡流冶炼金属的优点是整使金属达到很高的温度并熔化。利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中的杂质进入金个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金。属，可以冶炼高质量的合金。结结 束束首 页末 页上一页下一页结结 束束首 页末 页上一页下一页下列做法中可能产生涡流的是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把金属块放在匀强磁场中B让金属块在匀强磁场中做匀速运动让金属块在匀强磁场中做匀速运动C让金属块在匀

6、强磁场中做变速运动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把金属块放在变化的磁场中学后自检学后自检(小试身手小试身手) 结结 束束首 页末 页上一页下一页解析：解析：选选D涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化。而过金属块的磁通量发生变化。而A、B、C中磁通量不变化，中磁通量不变化，所以所以A、B、C错误，把金属块放在变化的磁场中时，穿过金错误，把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产

7、生，所以属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确。正确。结结 束束首 页末 页上一页下一页1电磁阻尼电磁阻尼(1)概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到到_，_总是阻碍导体运动的现象。总是阻碍导体运动的现象。(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到某位置，便于读数。某位置，便于读数。自读教材自读教材抓基础抓基础 电磁阻尼和电磁驱动电磁阻尼和电磁驱动安培力安培力安培力的方向安培力的方向结结 束束首 页末 页上一页下一页2电磁驱动电磁驱动(1)概念：磁场相对导体转动时，导体中产生

8、概念：磁场相对导体转动时，导体中产生_，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的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的现象。现象。(2)应用：交流感应电动机。应用：交流感应电动机。感应电流感应电流结结 束束首 页末 页上一页下一页电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼与电磁驱动的比较跟随名师跟随名师 解疑难解疑难 项目项目电电 磁磁 阻阻 尼尼电电 磁磁 驱驱 动动不同不同点点成成因因由于导体在磁场中运动而由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导产生感应电流，从而使导体受到安培力体受到安培力由于磁场运动引起磁通量的变由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使

9、导化而产生感应电流，从而使导体受到安培力体受到安培力效效果果安培力的方向与导体运动安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动方向相反，阻碍导体运动导体受安培力的方向与导体运导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动动方向相同，推动导体运动能量能量转化转化导体克服安培力做功，其导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，他形式的能转化为电能，最终转化为内能最终转化为内能由于电磁感应，磁场能转化为由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，而对外转化为导体的机械能，而对外做功做功相同点相同点两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安

10、培力阻碍两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动引起感应电流的导体与磁场间的相对运动结结 束束首 页末 页上一页下一页特别提醒特别提醒电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为阻碍相对运动，应注意电磁驱动中，导体的运动速度要果均为阻碍相对运动，应注意电磁驱动中，导体的运动速度要小于磁场的运动速度。小于磁场的运动速度。结结 束束首 页末 页上一页下一页如图如图471所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO转动。从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则转动。从上向下看，当磁铁逆时针

11、转动时，则()A线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同B线圈将逆时针转动，转速比磁铁大线圈将逆时针转动，转速比磁铁大C线圈转动时将产生感应电流线圈转动时将产生感应电流D线圈转动时感应电流的方向始终是线圈转动时感应电流的方向始终是abcda学后自检学后自检(小试身手小试身手) 图图471 结结 束束首 页末 页上一页下一页解析：解析：选选C本题考查电磁驱动和楞次定律。当磁铁逆时本题考查电磁驱动和楞次定律。当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生感应电流，故圈中产生感应电流，故C对；当线

12、圈相对磁铁转过对；当线圈相对磁铁转过90时电流时电流方向不再是方向不再是abcda，D错；由楞次定律的推广含义可知，线圈错；由楞次定律的推广含义可知，线圈将与磁极同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速将与磁极同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度。如两者的角速度相同，磁感线与线圈处于相对静止，线圈度。如两者的角速度相同，磁感线与线圈处于相对静止，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，故不切割磁感线，无感应电流产生，故A、B错。错。结结 束束首 页末 页上一页下一页1光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图472所所示，抛物线的方程为示，抛物线的

13、方程为yx2，其下半部处在一个水平方向的匀，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是强磁场中，磁场的上边界是ya的直线的直线(如图中的虚线所示如图中的虚线所示)。一个小金属块从抛物线上一个小金属块从抛物线上yb(ba)处以速度处以速度v沿抛物线下滑，沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是热总量是()对涡流的理解及应用对涡流的理解及应用典题例析典题例析 结结 束束首 页末 页上一页下一页结结 束束首 页末 页上一页下一页结结 束束首 页末 页上一页下一页解析：解析：选选A若为非匀强磁场，则整个

14、运动过程中总有感若为非匀强磁场，则整个运动过程中总有感应电流存在，所有的机械能均转化为焦耳热。应电流存在，所有的机械能均转化为焦耳热。一题多变一题多变 结结 束束首 页末 页上一页下一页2如图如图473所示，条形磁铁用细线悬挂在所示，条形磁铁用细线悬挂在O点。点。O点点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是下列说法中正确的是()典题例析典题例析 电磁阻尼与电磁驱动电磁阻尼与电磁驱动图图473 结结 束束首 页末 页上一页下一页A磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向

15、改变2次次B磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力是动力 思路点拨思路点拨 铝线圈在整个过程中都有与磁铁同步运动的铝线圈在整个过程中都有与磁铁同步运动的趋势。趋势。结结 束束首 页末 页上一页下一页解析：解析：选选C磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向感应电流生逆时针方向感应电流(从上面看从上面看)，并且磁铁受到感应电流对，并且磁

16、铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向感应电流定律，线圈中产生顺时针方向感应电流(从上面看从上面看)，磁场受感，磁场受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁铁在左右应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁铁在左右摆动一次过程中，电流方向改变摆动一次过程中，电流方向改变3次，感应电流对它的作用力次，感应电流对它的作用力始终是阻力，只有始终是阻力，只有C项正确。项正确。结结 束束首 页末 页上一页下一页在水平面上放置两个完全相同的带中心轴的金属圆盘，它在水平面上放置两个完全相同的带中心轴的金属圆盘，它们彼此用导线把中心轴和对方圆盘的边缘相连接，组成电路如们彼此用导线把中心轴和对方圆盘的边缘相连接，组成电路如图图474所示，一匀强磁场穿过两圆盘垂直向外，若不计一所示，一匀强磁场穿过两圆盘垂直向外，若