选修3-24.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动.ppt

4.涡流的应用： * 回顾互感的概念，引入涡流 第八课时上到这里。 第七节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 复习回顾: “互感”和“自感” 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，如：发电机、电动机和变压器等。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? 一、涡流： 用整块金属材料做铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场穿过铁芯，整个铁芯会自成回路，产生感应电流，这种电流看起来像水中的旋涡，我们就把这种电流叫做涡电流，简称涡流 ?这个线圈附近的任何导体都会产生感应电流 ?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，同样遵守法拉 第电磁感应定律 1．涡流产生的条件： 涡流的本质是电磁感应现象，涡流产生的条件是穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身可自行构成闭合回路．同时因为整个导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大，就像水中的旋涡． 2．可以产生涡流的两种情况： (1)把块状金属放在变化的磁场中 (2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动 3．能量转化： 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，最终在金属块中转化为内能． ?如果金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能 ?如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功,金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能 (1)真空冶炼炉 (2)电磁灶的工作原理 电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟 (2)金属探测器、探雷器、安检门等 金属探测器 探雷器 安检门 门框 ~ 交流电 报警电路 线圈 5.涡流的危害： 发热浪费能量 ?减少涡流的方法：增大回路的电阻. ?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 二、电磁驱动与电磁阻尼: 当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，例如线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁体转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来． 1.电磁阻尼： 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. 磁场相对于导体运动,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,安培力使导体运动起来 2.电磁驱动: 1.电磁阻尼： 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 主动 被动 磁场能转化为电能，再转化为导体的机械能 导体的机械能转化为电能，再转化为导体的内能 所谓的阻尼和驱动都是针对导体而言的 交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的 3.从动力学的观点来看 线圈中产生的感应电流受到的安培力是使线圈转动起来的动力，对线圈而言是电磁驱动；而线圈对磁铁的作用力对磁铁的转动起阻碍作用，对磁铁而言是电磁阻尼，因此电磁驱动和电磁阻尼是矛盾的两个方面，不可分割． 1.电磁阻尼：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 2.电磁驱动:磁场相对于导体运动,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,安培力使导体运动起来 4.从能量角度来看 电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为电能最终转化为内能 电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能而对外做功 例：如图所示，两个相等的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是( ) A．同时向左运动，间距变大 B．同时向左运动，间距变小 C．同时向右运动，间距变小 D．同时向右运动，间距变小 B 例：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 例：如图所示，一金属球用绝缘细线悬挂于O点，将金属球拉离平衡位置并释放，金属球摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界．若不计空气阻力，则(　　) A.金属球向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度