选修3-2电磁感应4.7涡流、电磁阻尼与电磁驱动

选修3-2第四章《电磁感应》第七节

《涡流，电磁驱动，电磁阻尼》2/5/20231教学目标

（一）知识与技能1．知道涡流是如何产生的。2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。3．知道电磁阻尼和电磁驱动。（二）过程与方法培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。（三）情感、态度与价值观培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。2/5/20232教学重点1．涡流的概念及其应用。2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。★教学难点电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。教学方法通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验教学手段

电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置（可拆变压器）、电磁阻尼演示装置（示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U形磁铁、能绕轴转动的铝框）。2/5/20233

互感和自感是两种特殊的电磁感应现象,现在学习另一种特殊的电磁感应现象—涡流。

涡流在实际生活中有许多应用，当然涡流也有利和弊两个方面，我们如何去加以利用？如何去防止呢?复习回顾:2/5/20234

一、涡流1块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时,金属块内产生的感应电流.涡流是在整块金属内产生的感应电流。涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。2/5/202352涡流的热效应：1）、应用

(1)真空冶炼炉

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，炉内的金属中产生涡流。涡流产生的热量使金属熔化。利用涡流冶炼金属的优点是整个能在真空中进行，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。

新型的一种利用电流的原理产生高温，金属冶炼方式。也可用高频感应加热。最高温度可达3000℃左右。2/5/20236(2)电磁炉电磁炉又被称为电磁灶，第一台家用电磁炉1957年诞生于德国。1972年，美国开始生产电磁炉，20世纪80年代初电磁炉在欧美及日本开始热销。电磁炉的原理是磁场感应涡流加热。即利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内磁力线通过铁质锅的底部时，磁力线被切割，从而产生无数小涡流，使铁质锅自身的铁分子高速旋转并产生碰撞磨擦生热而直接加热于锅内的食物。

2/5/20237(3)金属探测器金属探测器利用电磁感应的原理，利用有交流电通过的线圈，产生迅变化的磁场。这个磁场可以在金属物体内部能感生涡电流。涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发出鸣声。金属探测器的精确性和可靠性取决于电磁发射器频率的稳定性，一般使用从80to800kHz的工作频率。工作频率越低，对铁的检测性能越好；工作频率越高，对高碳钢的检测性能越好。检测器的灵敏度随着检测范围的增大而降低，感应信号大小取决于金属粒子尺寸和导电性能。

2/5/20238探雷器金属探测器

2/5/202392）、危害：发热浪费能量。变压器、电机的铁芯都不是整块金属，而是由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成的，以减少涡流和电能的损耗，同时避免破坏绝缘层。减少涡流的方法：增大回路的电阻。2/5/202310二电磁驱动：1当磁场相对于导体转动时，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而运动起来的现象。线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。2/5/202311电磁驱动演示仪2/5/202312三电磁阻尼：1导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力而总是要阻碍导体的相对运动的现象。

应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等.2/5/202313电磁阻尼摆2/5/202314电磁阻尼是导体相对于磁场运动;电磁驱动是磁场相对于导体运动.安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系2/5/2023152/5/202316如图所示是一种冶炼金属的感应炉示意图，炉内装着需冶炼的金属，炉外绕着很多匝线圈，当高频交变电流通过线圈后，炉内的金属就会被熔化。请你说明感应炉冶炼金属的原理，在电流有效值相同的情况下，电流频率的高低对冶炼过程有什么影响？知识补充涡流的热效应电感：“通低频，阻高频”

电流频率越高，自感电动势越大，产生的涡流越强，冶炼过程越快。2/5/2023171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例题2/5/2023182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