2.3涡流电磁阻尼电磁驱动课件高二下学期物理教科版选择性2

涡流

电磁阻尼

电磁驱动既没火苗，也没黑烟，锅底也不变黑，为什么一个大大的线圈就能让电磁炉工作，使锅里的水很快就烧开？涡流（1）在感生电场中放入单匝线圈能否产生感应电流？若能，感应电流的形状如何？（2）在感生电场中放入金属圆盘能否产生感应电流？若能，感应电流的形状如何？想一想导体中自由电荷感生电场力感应电流涡流像漩涡一样的闭合曲线磁场增强感生电场(

涡旋电场

)变化的磁场在周围空间激发的电场

1、定义:由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电流，简称涡流。

一.涡流变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流。2、本质：电磁感应。

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。3、产生条件：（1）穿过导体（金属块）的磁通量发生变化

（2）导体（金属块）本身可自行构成闭合回路（1）当导体（块状金属）处在变化的磁场中（2）让导体（块状金属）进出磁场或在非匀强磁场中运动

4、产生涡流的两种情况：5、说明：（1）涡流的特点金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R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。（2）能量转化（1）当导体（块状金属）处在变化的磁场中磁场能→电能→内能（2）让导体（块状金属）进出磁场或在非匀强磁场中运动

机械能（克服安培力做功）→电能→内能注意：(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律。涡流的热效应：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。6、涡流热效应的应用真空冶炼炉电磁炉高频焊接机涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。7、涡流磁效应的应用线圈探雷器金属探测仪安检门电动机、变压器线圈中流过变化的电流时，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。8、涡流的危害减少涡流的途径（1）增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢（2）用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯9、防止（减少涡流的途径）：例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例2、如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发热很少，以下说法正确的是(

)A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，工件电流相同，即电阻大，温度高，放热多电磁阻尼和电磁制动思考：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？F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。1、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，这种现象叫作电磁阻尼。

二.电磁阻尼想一想：三个铝片有什么区别？为什么电磁阻尼效果不一样呢？如果阻尼摆上有很多隔槽，会使感应电流大大减弱，从而使电磁阻尼的效果不明显。思考与讨论:(1)为什么磁电式电流表用铝框做线圈骨架？(2)微安表的表头在运输时为何把两个接线柱连在一起？

因内部有磁体，有线圈。把接线柱连在一起，线圈在摆动的时候就产生感应电流，这个感应电流可以阻碍线圈的摆动，使指针迅速停止摆动，保护游丝，指针。磁悬浮列车的速度最高可达603km/h，那它如何停下呢？1、概念:电动列车在要进行制动时,电动机与电源断开,并把电动机的线圈与制动电路连接成闭合回路,列车前进时带动电动机线圈转动,而产生感应电流,磁场对它的安培力起着制动的作用。2、优点:减少机械磨损,列车前进的动能转化为电能,给蓄电池充电。

三.电磁制动例3、(多选)以下哪些现象利用了电磁阻尼规律(

)A．图甲中线圈能使上下振动的条形磁铁快速停下来B．图乙中无缺口的铝管比有缺口的铝管能更快使强磁铁匀速运动C．图丙中U形磁铁可以使高速转动的铝盘迅速停下来D．图丁中转动把手时下面的闭合铜线框会随U形磁铁同向转动ABC电磁驱动

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。实验现象与解释：1、概念：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。(磁体的机械能转化为电能)2、应用：交流感应电动机等。新课讲授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

四.电磁驱动新课讲授3、电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系联系：安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。区别：①电磁阻尼是导体相对于磁场运动;

②电磁驱动是磁场相对于导体运动。导体的机械能转化为电能磁体的机械能转化为导体的机械能例4、如图，一个铝框放在蹄形磁铁的两磁极之间，可以绕支点自由转动。先使铝框和磁铁静止，然后转动磁铁，若忽略空气和一切摩擦阻力，则()A.铝框与磁铁的转动方向总相同B.铝框与磁铁的转动方向总相反C.当磁铁停止转动后，铝框将会保持匀速转动D.若两者静止时转动铝框，磁铁则不会转动A1、如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是()．A．A、B两点在同一水平线上B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环最终将做等幅摆动【答案】BD【解析】铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以A点高于B点．铜环的摆角会越来越小，最终出不了磁场，而做等幅摆动．故选BD2、如图所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是()．A．两环都向右运动B．两环都向左运动C．环1静止，环2向右运动D．两环