新人教版选修3-24.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动

思考与讨论

电动机和变压器的工作原理都跟电磁感应现象有关，内部都有铁芯结构，为什么电动机和变压器等的铁芯都不是整块金属，而是用许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成？一、涡流(eddycurrent)1、定义：块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时,金属块内产生的自成闭合回路的感应电流，叫涡电流，简称涡流。2、如图所示，绝缘导线绕在金属块上，当通以交变电流时，磁通量不断变化，将产生涡流，由于金属块电阻小产生涡流很强，使铁芯发热浪费电能。3、如图所示，薄硅钢片使涡流被限制在狭窄的薄片之内，使电阻增大，减弱涡流，减小损失。且硅钢片比普通钢片电阻率大，其涡流损失只有普通钢的1/5~1/4。二、涡流的利用1、如图所示的高频感应炉，利用涡流的热效应来熔化金属。交流电的频率越高，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。2、高频感应炉优点：

速度快，温度易控制，整个过程在真空中进行，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，适于冶炼特种合金和特种钢。高频焊接机原理：线圈中通以高频电流，内部焊接工件由于电磁感应产生感应电流，频率越高，产生的感应电流越大。由于焊接缝处接触电阻很大，放出的热量很多，致使温度升高将金属熔化，焊接在一起。应用于焊接自行车车架。二、涡流的利用二、涡流的利用

生活中的电磁炉，也是利用电磁感应中的涡流的热效应来烧菜做饭的。二、涡流的利用线圈

探雷器的长柄线圈中，通有变化的电流，在其周围就产生变化的磁场，埋在地下的金属物品，由于电磁感应而形成涡流，涡流的磁场反过来又作用于线圈，使仪器报警。二、涡流的利用

机场、车站及重要场所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。三、涡流的防止

变压器和电动机的铁芯不采用整块金属，而是由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成，目的就是为了减弱铁芯中由于电磁感应而产生的涡流的热效应，从而减少电能的损耗，同时避免破坏绝缘层，对电器起到了保护的作用。思考与讨论为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？绕有线圈的铝框

电学测量仪器要求指针的摆动很快停下来，也是利用了铝框中产生的涡流，从而通过磁场对这个涡流的作用力阻碍它们的摆动，使指针能很快地指到示数的位置上。2、应用：磁电式电表中安装的使指针很快地停下的铝框；电气机车内部可使机车快速停下的电磁制动器等四、电磁阻尼(eletromagneticdamping)1、电磁阻尼现象：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。思考与讨论

用手晃动微安表的表壳，发现指针来回振动后，会因超出刻度所标的偏转范围而卡住，而在车辆长途运输微安表时，都要用导线把微安表两个接线柱连在一起，这又是为什么？

微安表是一种高灵敏度，高精度电流表，表内的指针因振动会产生摇摆，剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或失灵等。故在运输中，用导线短路两接线柱，使内部表头线圈闭合产生磁阻，大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。五、电磁驱动2、应用：交流感应电动机，家用电度表，车内的速度计等。1、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。1、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合而成D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层CD课堂练习2、在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动情况是(

)A、都做匀速运动

B、甲做加速运动

C、乙做匀速运动

D、丙做匀速运动BD课堂练习注意：铁磁化相吸，铝电磁感应产生涡流，故铁加速，铝减速

电磁阻尼，使金属盘，磁铁和金属球快速停下，机械能转化为电能以热的形式散发到周围的空气中。电磁感应的其他一些应用vv动圈式话筒

话筒就是利用电磁感应，把声音信号转变为电信号的装置。磁带录音机

录音：声音使话筒中产生随声音变化原感应电流——音频电流，经放大后，进入录音磁头的线圈中，在磁头的缝隙产生随音频电流变化的磁场，磁带在紧贴磁头缝隙运动，磁带上的磁粉层被磁化，从而录下声音的磁信号。延时继电器原理：合上S时，电流恒定，A中线圈磁极上端为N极，吸住衔铁D，使D与触头C接通；当S断开时，电流减小，B线圈电磁感应，阻碍电流减小，产生顺时针电流，再吸住D一段时间后才使D与C断开。电磁流量计圆管的正视图左视图1、流量Q：单位时间内流过的液体的体积。2、原理：流动液体切割磁感线，在ab两端形成电势差为Uab=Bdv可得流量Q为Q=πd2v/4即Q=πdUab/4B

超导材料由于它的抗磁性，已被应用于磁悬浮高速列车。如图是磁悬浮的原理，图中P是圆柱形磁铁，Q是用高温超导材料制成的超导圆环，将Q水平放在磁铁P上，它就能在磁力作用下悬浮在磁铁P的上方空中。（1）在Q放入磁场过程中，Q中有无感应电流？（2）根据题中提供的信息，Q的N极指向如何？（3）根据（2）的结论，Q中的电流方向如何？（4）稳定后，感应电流消失吗？磁悬浮的原理NPQ

如果把永磁体圆片置于超导体上方，靠近超导体时，下方的超导体如同一块和上方的永磁体同极相对的磁铁一样，使永磁体受到向上的斥力。当斥力和重力平衡时，永磁体便悬浮在超导体上方某一高度不动了。磁悬浮列车

与此相似，若在车辆底部安装超导磁体，在轨道两旁埋设一系列闭合铝环，整个列车由埋在底下的线性同步电动机来驱动。运行时，列车凌空浮起，使车与轨道间的摩擦减为零。2、到1979年，磁悬浮列车已经创造517km/h的速度记录，每小时的能耗仅为飞机的1/3。1