2021-2022学年高二物理竞赛课件：涡电流

1、涡电流一个周期内感生电场的方向电子感应加速器的感应电场方向随激发它的磁场的正弦变化而变化。由图示可见，只有1、4两个四分之一周期电子得到加速，而第四个1/4周期由于洛仑兹力背离圆心不能维持电子恒定的圆运动，故只有第一个1/4周期可利用，这在实际当中已足够。目前可将电子加速到几十到几百兆电子伏。当块状金属放在变化着的磁场中时，或者在磁场中运动时，金属体内也将产生感应电流。这种电流的流线是闭合的，所以称涡旋电流。因为大块导体的电阻很小，所以涡旋电流强度很大。涡电流交流电源Ei 由于大块金属电阻一般较小，导体中涡电流可以很大，在导体中产生大量焦耳热，此即感应加热原理。涡电流产生的焦耳热与外加电流的频

2、率的平方成正比。当交变电流频率高达几百甚至几十千赫兹时，导体中的涡电流将产生大量焦耳热可利用。涡电流的利用：1.涡流冶炼金属2.电动阻尼器 3.电磁灶 应用： 4.电磁感应加热抽真空 高频感应炉：利用金属块中产生的涡流所发出的热量使金属块熔化。具有加热速度快、温度均匀、易控制、材料不受污染等优点。 阻尼摆：在一些电磁仪表中，常利用电磁阻尼使摆动的指针迅速地停止在平衡位置上。电镀表中的制动铝盘，也利用了电磁阻尼效应。电气火车的电磁制动器等也都是根据电磁阻尼的原理设计的。此时互感系数除和回路的形状、相对位置有关外，还和电流有关，且不再是常量。各回路自感和互感的关系两线圈各自的自感为上式只适用于一个

3、回路所产生的磁感应线全部穿过另一回路，一般情况下K 称为耦合因数互感的应用变压器、感应圈形状规则回路系互感的计算例一密绕的螺绕环，单位长度的匝数为n=2000m-1,环的面积为S=10cm2,另有一N=10匝的小线圈绕在环上，如图所示.(1）求两个环间的互感；（2）当螺绕环中的电流变化率为dI/dt=10A/s时，求在小线圈中产生的互感电动势的大小。解：（1）设螺绕环中通有电流I,则螺绕环中磁感应强度大小为通过螺绕环上各匝线圈的磁通量等于通过小线圈各匝的磁通量，所以，通过N匝小线圈的磁链为根据互感的定义可得螺绕环与小线圈间的互感为（2）小线圈中的产生的互感电动势为例 如图所示。两只水平放置的同

4、心圆线圈1和2，半径分别为r 和R， R r,已知小线圈1内通有电流I1=I0cost ,求在大线圈2上产生的感应电动势。解： 由于小线圈通电流后在大线圈平面内产生的磁场是不均匀的磁场，因此很难求得通过大线圈的磁通量，不能应用法拉第电磁感应定律求得大线圈上的感应电动势。如能求出两线圈的互感系数则可以求出互感电动势。但基于和上面同样的原因，以小线圈通有电流来计算互感系数是困难的。由于两线圈互感系数是相同的，可通过假设线圈2通有电流I2来计算互感。 假设线圈2通有电流I2,则线圈中心磁场为由于Rr,小线圈面积内磁场可看作是均匀的，大小即为线圈中心的磁感应强度大小。则穿过小线圈平面内的磁通量为所以，

5、在大线圈中感应电动势为=M2H=n2I2l0N2I22B02H=lN2I2.BdS=2BS0=lN2I2SN112=N1=120NI2S2l=12N10NS2l2lIlN2N1S0212212B2HN、 补例 有两个直长螺线管，它们绕在同一个圆柱面上10NS2l已知：。求：互感系数、=M=02B=lN2I2.BdS=2BS0=lN2I2S=12N10NS2l20n1n2VlIlN2N1S0212212BN、 补例 有两个直长螺线管，它们绕在同一个圆柱面上10NS2l已知：。求：互感系数、N112=N1=120NI2S2lK=M0n1n2V=L0n1V12=L0n2V22=ML1L2=ML1L2K10.称K 为耦合系数 耦合