《47涡流、电磁阻尼和电磁驱动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《47涡流、电磁阻尼和电磁驱动（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一一一一、涡流、涡流 1 1、定义：块状金属在变化的磁场中，或在磁场运、定义：块状金属在变化的磁场中，或在磁场运、定义：块状金属在变化的磁场中，或在磁场运、定义：块状金属在变化的磁场中，或在磁场运动时，金属块内将产生感应电流。这种电流在金动时，金属块内将产生感应电流。这种电流在金动时，金属块内将产生感应电流。这种电流在金动时，金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电流，简称涡流。流，简称涡流。流，简称涡流。流，简称涡流。涡流的利用涡
2、流的利用涡流的利用涡流的利用1、如图所示的高频感应炉，利用涡流的热、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。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：、高频感应炉优点： 速度快，温度易控制，速度快，温度易控制，整个过程在真空中进行，整个过程在真空中进行，能避免有害杂质混入被冶能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，适于冶炼特炼的金属中，适于冶炼特种合金和特种钢。种合金和特种钢。高频焊接机原理高频焊接机原理高频焊
3、接机原理高频焊接机原理：线圈中通以高频电流，内部焊：线圈中通以高频电流，内部焊：线圈中通以高频电流，内部焊：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，接工件由于电磁感应产生感应电流，频率越高，接工件由于电磁感应产生感应电流，频率越高，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产生的感应电流越大。由于焊接缝处接触电阻很产生的感应电流越大。由于焊接缝处接触电阻很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，大，放出的热量很多，致使温度升高将金属熔化，大，放出的热量很多，致使温度升高将金属熔化
4、，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。焊接在一起。应用于焊接自行车车架。焊接在一起。应用于焊接自行车车架。焊接在一起。应用于焊接自行车车架。涡流的利用涡流的利用涡流的利用涡流的利用涡流的利用涡流的利用涡流的利用涡流的利用 生活中的电磁炉，也是利用电磁感应中生活中的电磁炉，也是利用电磁感应中的涡流的热效应来烧菜做饭的。的涡流的热效应来烧菜做饭的。涡流的利用涡流的利用涡流的利用涡流的利用线圈线圈 探雷器的长柄线探雷器的长柄线圈中，通有圈中，通有变化的变化的电流电流，在其周围就，在其周围就产生产生变化的磁场变化的磁场，埋在地下的金属物埋在地下的金属物品，由于
5、电磁感应品，由于电磁感应而形成涡流，而形成涡流，涡流涡流的磁场的磁场反过来又作反过来又作用于线圈，使仪器用于线圈，使仪器报警。报警。涡流的利用涡流的利用涡流的利用涡流的利用 机场、车站及机场、车站及重要场所的重要场所的安检门安检门及工作人员手上的及工作人员手上的探测器探测器，也是利用，也是利用与探雷器类似的电与探雷器类似的电磁感应原理使仪器磁感应原理使仪器报警，来探测进出报警，来探测进出人员身上携带的金人员身上携带的金属物品。属物品。交变电流交变电流交变电流交变电流怎样减少涡流损耗？怎样减少涡流损耗？整整块铁芯块铁芯彼此绝缘的薄片彼此绝缘的薄片思考与讨论思考与讨论涡流的防止涡流的防止涡流的防止
6、涡流的防止 变压器和电动机的铁芯不采用整块金属，而是变压器和电动机的铁芯不采用整块金属，而是变压器和电动机的铁芯不采用整块金属，而是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由许多相互绝缘的由许多相互绝缘的由许多相互绝缘的电阻率很大电阻率很大电阻率很大电阻率很大的薄硅钢片叠合而成，的薄硅钢片叠合而成，的薄硅钢片叠合而成，的薄硅钢片叠合而成，目的就是为了目的就是为了目的就是为了目的就是为了减弱减弱减弱减弱铁芯中由于电磁感应而产生的铁芯中由于电磁感应而产生的铁芯中由于电磁感应而产生的铁芯中由于电磁感应而产生的涡涡涡涡流的热效应流的热效应流的热效应流的热效应，从而减少电能的损耗，同时避
7、免破坏，从而减少电能的损耗，同时避免破坏，从而减少电能的损耗，同时避免破坏，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。绝缘层，对电器起到了保护的作用。绝缘层，对电器起到了保护的作用。绝缘层，对电器起到了保护的作用。思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？ 电学测量仪器要求指针的摆动很快停下来，也是电学测量仪器要求指针的摆动很快停下来，也是电学测量仪器要求指针的摆动很快停下来，也是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利用了铝框中产生的涡流，从而
8、通过磁场对这个涡流利用了铝框中产生的涡流，从而通过磁场对这个涡流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作用力阻碍它们的摆动，使指针能很快地指到示数的作用力阻碍它们的摆动，使指针能很快地指到示数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。的位置上。的位置上。的位置上。二、电磁阻尼二、电磁阻尼电磁阻尼现象：当导体在磁场中运动时，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，安培力感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是的方向总是阻碍导体的运动阻碍导体的运动，这种现象，这种现象称为电磁阻尼。称为电磁阻尼。 取一
9、灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针相对表盘取一灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。摆动的情况。 用导线把灵敏电流计的两个接线柱连在一起，再次晃用导线把灵敏电流计的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况与上次有什么不同，动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况与上次有什么不同，怎样解释这种差别？怎样解释这种差别？思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 微安表是一种高灵敏度，微安表是一种高灵敏度，高精度电流表，高精度电流表，表内的指表内的指针因振动会产生摇摆，剧针因振动会产生摇摆，剧裂摇摆会使微安表造成指裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或针打偏、降低灵
10、敏度、或失灵等。故失灵等。故在运输中，用在运输中，用导线短路两接线柱，使表导线短路两接线柱，使表头线圈闭合产生电磁阻尼，头线圈闭合产生电磁阻尼，大大降低因外界的摇摆、大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。振动对表头的影响。 磁铁的旋转使线圈跟着转动：磁铁的旋转使线圈跟着转动：三、电磁驱动三、电磁驱动电磁驱动：电磁驱动：磁场相对于导体转动磁场相对于导体转动，在导体中产，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁电磁驱动驱动。 交流感应电动机就是利用电磁驱动的交流感应电动机
11、就是利用电磁驱动的 原理工作的。原理工作的。 电磁阻尼，使金属盘，磁铁和金属球电磁阻尼，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。式散发到周围的空气中。电磁感应的其他一些应用电磁感应的其他一些应用电磁感应的其他一些应用电磁感应的其他一些应用vv延时继电器延时继电器原理原理原理原理：合上：合上：合上：合上S S S S时，电流时，电流时，电流时，电流恒定，恒定，恒定，恒定，A A A A中线圈磁极上中线圈磁极上中线圈磁极上中线圈磁极上端为端为端为端为N N N N极，吸住衔铁极，吸住衔铁极，吸住衔铁极，吸住衔铁D D D D，
12、使使使使D D D D与触头与触头与触头与触头C C C C接通；当接通；当接通；当接通；当S S S S断开时，电流减小，断开时，电流减小，断开时，电流减小，断开时，电流减小，B B B B线圈电磁感应，阻碍电线圈电磁感应，阻碍电线圈电磁感应，阻碍电线圈电磁感应，阻碍电流减小，产生顺时针电流减小，产生顺时针电流减小，产生顺时针电流减小，产生顺时针电流，再吸住流，再吸住流，再吸住流，再吸住D D D D一段时间一段时间一段时间一段时间后才使后才使后才使后才使D D D D与与与与C C C C断开。断开。断开。断开。1 1、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（
13、 ）A A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅B B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上把线圈绕在铝框上C C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多、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电阻率很大的硅钢片叠合而成D D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层的氧化层CD课堂练习课堂练习 2 2 2 2、在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条
14、形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A A A A点以某一点以某一点以某一点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动情况是情况是情况是情况是( ( ( ( ) ) ) ) A A A A、都做匀速运动、都做匀
15、速运动、都做匀速运动、都做匀速运动 B B B B、甲做加速运动、甲做加速运动、甲做加速运动、甲做加速运动 C C C C、乙做匀速运动、乙做匀速运动、乙做匀速运动、乙做匀速运动 D D D D、丙做匀速运动、丙做匀速运动、丙做匀速运动、丙做匀速运动BD课堂练习课堂练习注意：铁磁化相吸，铝电磁感应产生涡流，注意：铁磁化相吸，铝电磁感应产生涡流，注意：铁磁化相吸，铝电磁感应产生涡流，注意：铁磁化相吸，铝电磁感应产生涡流，故铁加速，铝减速故铁加速，铝减速故铁加速，铝减速故铁加速，铝减速 例例1 1、如图所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频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
16、焊接的金属工件中就产生感应电流，感应变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是 A A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B B电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C C工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D D工件上只有焊缝处温度升的
17、很高是因为焊缝处的电阻大工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大 例例2 2、如图所示，闭合金属铜环从高为如图所示，闭合金属铜环从高为h h的曲面滚下，沿曲面的另一的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设闭合环初速度为零，不计摩擦，则侧上升，设闭合环初速度为零，不计摩擦，则 A A若是匀强磁场，环上升的高度小于若是匀强磁场，环上升的高度小于h h B B若是匀强磁场，环上升的高度大于若是匀强磁场，环上升的高度大于h h C C若是非匀强磁场，环上升的高度等于若是非匀强磁场，环上升的高度等于h h D D若是非匀强磁场，环上升的高度小于若是非匀强磁场，环上升的高度小于h h 解析：解析：若是匀
18、强磁场，闭合环的磁通量不发生变化，无感应电流若是匀强磁场，闭合环的磁通量不发生变化，无感应电流产生，环也就受不到磁场力，所以环仍保持机械能守恒，上升的高度产生，环也就受不到磁场力，所以环仍保持机械能守恒，上升的高度等于等于h h。若是非匀强磁场，闭合环的磁通量发生变化，有感应电流产。若是非匀强磁场，闭合环的磁通量发生变化，有感应电流产生，环受到磁场力作用去阻碍环与磁场间的相对运动，使环损失一部生，环受到磁场力作用去阻碍环与磁场间的相对运动，使环损失一部分机械能向电能转化，所以环上升的高度小于分机械能向电能转化，所以环上升的高度小于h h。因此答案。因此答案D D正确。正确。 例例3 3、如图所
19、示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是则小球的材料可能是 A A铁铁 B B木木 C C铜铜 D D铝铝日光灯的构造日光灯的构造日光灯的构造日光灯的构造日光灯管日光灯管1 1 1 1、灯丝的作用：、灯丝的作用：、灯丝的作用：、灯丝的作用：2 2 2 2、灯管内充的汞蒸汽的作用：、灯管内充的汞蒸汽的作用：、灯管内充的汞蒸汽的作用：、灯管内充的汞蒸汽的作用：给气体加热，并给气体加上高电压给气体加热，并给气体加上高电压给气体
20、加热，并给气体加上高电压给气体加热，并给气体加上高电压在高压下导电发出紫外线在高压下导电发出紫外线在高压下导电发出紫外线在高压下导电发出紫外线3 3 3 3、灯管内壁涂的荧光粉的作用：、灯管内壁涂的荧光粉的作用：、灯管内壁涂的荧光粉的作用：、灯管内壁涂的荧光粉的作用：受到紫外线照射可发出可见光受到紫外线照射可发出可见光受到紫外线照射可发出可见光受到紫外线照射可发出可见光镇流器镇流器 是自感系数很大的带铁芯的线圈，是自感系数很大的带铁芯的线圈，是自感系数很大的带铁芯的线圈，是自感系数很大的带铁芯的线圈，作用：作用：作用：作用：启启启启动时，产生瞬时高电压（达上千伏），帮助点燃；动时，产生瞬时高电
21、压（达上千伏），帮助点燃；动时，产生瞬时高电压（达上千伏），帮助点燃；动时，产生瞬时高电压（达上千伏），帮助点燃；正常工作时的感抗降压限流（正常工作时的感抗降压限流（正常工作时的感抗降压限流（正常工作时的感抗降压限流（40W40W40W40W的灯管为的灯管为的灯管为的灯管为100100100100伏）伏）伏）伏），保护灯管。，保护灯管。，保护灯管。，保护灯管。启动器启动器 作用作用：自动开关，可用普通开关或短绝缘导：自动开关，可用普通开关或短绝缘导线代替。正常工作时不起作用，可以去掉。线代替。正常工作时不起作用，可以去掉。受热易膨胀受热易膨胀防止动、静片分离时产生火花，烧毁触点防止动、静片分离
22、时产生火花，烧毁触点防止动、静片分离时产生火花，烧毁触点防止动、静片分离时产生火花，烧毁触点若自感电压过高，电容将若自感电压过高，电容将若自感电压过高，电容将若自感电压过高，电容将击穿，不能实现断电自感击穿，不能实现断电自感击穿，不能实现断电自感击穿，不能实现断电自感日光灯的工作原理日光灯的工作原理日光灯的工作原理日光灯的工作原理1 1 1 1、日光灯的点燃过程：、日光灯的点燃过程：、日光灯的点燃过程：、日光灯的点燃过程： 闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电
23、发出辉光，产生的热量使辉光，产生的热量使辉光，产生的热量使辉光，产生的热量使U U U U型动触片膨胀伸长，跟静触片接型动触片膨胀伸长，跟静触片接型动触片膨胀伸长，跟静触片接型动触片膨胀伸长，跟静触片接触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。 电路接通后，启动器中的氖气停止放电，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U U U U型片冷却型片冷却型片冷却型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。收缩，两个触
24、片分离，电路自动断开。收缩，两个触片分离，电路自动断开。收缩，两个触片分离，电路自动断开。 在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，会产生很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，会产生很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，会产生很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，这个自感电动势与电源电压这个自感电动势与电源电压这个自感电动势与电源电压这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，
25、加在一起，形成一个瞬时高压，加在一起，形成一个瞬时高压，加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管中的气体开始放电，加在灯管中的气体开始放电，加在灯管中的气体开始放电，加在灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开于是日光灯成为电流的通路开于是日光灯成为电流的通路开于是日光灯成为电流的通路开始发光。始发光。始发光。始发光。2 2 2 2、日光灯正常发光：、日光灯正常发光：、日光灯正常发光：、日光灯正常发光： 日光灯开始发光后，由于交变电流通过日光灯开始发光后，由于交变电流通过日光灯开始发光后，由于交变电流通过日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化的，这时的镇流器起着降总是阻碍电流变化的，这时的镇流器起着降总是阻碍电流变化的，这时的镇流器起着降总是阻碍电流变化的，这时的镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光。压限流的作用，保证日光灯正常发光。压限流的作用，保证日光灯正常发光。压限流的作用，保证日光灯正常发光。日光灯的工作原理日光灯的工作原理日光灯的工作原理日光灯的工作原理
