2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动(共21张PPT)

(共21张PPT)
第二章 电磁感应
第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
在电磁的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上放置铁锅，铁锅就会发热，你知道这是为什么吗？
一、电磁感应现象中的感应电场
1.感生电场：磁场变化时会在空间激发一种电场。这种电场与静电场不同，它不是电荷产生的，我们把它叫作感生电场。
2.感生电动势：如果感应电动势是由感生电场产生的，它也作感生电动势。
从图2.3-1甲中可以看到，磁场方向由下向上，如果从上向下看(2.3-1乙)，电子沿逆时针方向运动。电子带负电，它在电场中受力的方向与电场方向相反。为使电子加速请思考以下问题：
感生电场方向是顺时针还是逆时针？
磁场应该由强变弱还是由弱变强？
电磁铁线圈中的电流应该由小变大还是由大变小？
顺时针
由弱变强
由小变大
二、涡流
如果穿过线圈的磁通量发生变化，它附近的任何导体都会产生感应电流，如图2.3-2中的虚线所示。这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。
1.定义
1.真空冶炼炉
2.探雷器
2.涡流的应用
3.金属探测仪
金属探测仪
4.安检门
安检门
3.涡流的危害： 在各种电动机、变压器中，涡流是非常有害的。它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命，严重时会使材料报废。其次涡流发热要消耗额外的能量，会使电动机、变压器的效率降低。
为了减少涡流，变压器、电动机里的铁芯不是由一整块的钢铁制成。而是由薄薄的硅钢片叠合而成。
一方面硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大。
另一方面，每层硅钢片之间都是绝缘的。阻断了涡流的通路，进一步减少涡流的发热。
4.涡流的防止
例题1（多选）
电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。是一种高效节能厨具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是（　　）
A．电磁炉通电线圈加恒定电流，电流越大，电磁炉加热效果越好B．电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作C．电磁炉通电线圈通入大小和方向变化电流，电流变化越快，电磁炉加热效果越好D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
BC
三、电磁阻尼
如图2.3-7所示，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？
I
F
安培力对线圈的运动
起到阻碍的作用
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。这种现象称为电磁阻尼。
电磁阻尼摆
电磁阻尼现象应用于稳定电表指针。
例题2
磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，工作效应比靠摩擦力刹车更稳定，如图为该新型装置的原理图（从后面朝前看）；过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来，关于该装置的下列说法正确的是（　　）
A．刹车原理是利用了电流的磁效应
B．过山车从进入停车区到停止的过程，动能转化成电能
C．过山车进入停车区的速度越大，刹车的阻力越大
D．若将铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果
C
四、电磁驱动
电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，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，这种作用称为电磁驱动。
应用：交流感应电动机即利用电磁驱动的原理工作的。
例题3
1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是（　　）
A．圆盘上没有产生感应电动势
B．圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动
C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化
D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动
B
针对训练1.
如图所示是用涡流金属探测器探究地下金属物的示意图，当探测到地下的金属物时，______（选填“金属物”或“探头”）中产生涡流。
金属物
针对训练2.
老师在课堂上做了一个实验：弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来；如果在磁铁下方放一个固定的铝质圆环，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。某同学课后在家重做该实验，反复实验后发现：磁铁下方放置圆环，并没有对磁铁的振动产生影响，对比老师演示的实验，其产生的原因可能是（　　）
A．磁铁N、S极倒置B．弹簧劲度系数过小C．铝制圆环中间某处断裂D．换用了非金属材质圆环
CD