2.3涡流、电磁阻尼、电磁驱动（共26张ppt）

(共26张PPT)
2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
学习目标；
1.了解感生电场，知道感应电动势产生的原因，会判断感生
电动势的方向。
2.了解涡流现象和产生原理，了解涡流在生产和生活中的应用。3.了解电磁阻尼和电磁驱动。
情境导入
在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗？
问题情境：
线圈中磁场向上，在增强，线圈中是否有感应电流产生？
方向如何？（俯视图）
电流是电荷定向移动形成的，假定导体中的自由电荷是正电荷，正电荷为什么会定向移动？是什么力使自由电荷定向移动呢？
难道是变化的磁场对其施加的？
磁场增强
I
B
麦克斯韦
磁场变化时会在周围空间激发一种电场
——感生电场
闭合导体中的自由电荷在这种电场中做定向运动
产生感应电流（感生电动势）
感生电场的方向就是感应电流的方向。
电磁感应现象中的感生电场
磁场变强
I
B
感生电动势
电子感应加速器是用感生电场来加速电子的一种设备。它的基本原理如图示，上下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。下图为俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时。
讨论：为什么线圈中的电流变大时能使电子加速？
应用实例
电磁感应现象中的感生电场
穿过真空室内磁场的方向？
电子受力方向如何？
竖直向上
逆时针
顺时针
原磁场在增强
电流变大，原磁场如何变化？
电磁感应现象中的感生电场
顺时针
假设有闭合导体存在，感应电流的方向如何？
感生电场的方向如何？
问题情境：
思考：若将线圈改成铁盘，铁盘中有怎样的感应电流？
如果铁块代替，电流变化时，铁块中的电流什么形状？
B
涡流：当线圈中的电流变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电流，简称涡流。
涡流是在整块金属内产生的感应电流
同样遵守电磁感应定律
二、涡流
涡流的热效应：金属块中的涡流要产生热量，若涡电流很强，产生的热量也很多。
涡流的应用
真空冶炼炉
电磁炉
锅底
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。
涡流的应用
线圈
探雷器
金属探测仪
安检门
危害：线圈中流过变化的电流,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。
涡流的危害
用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢片
增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢
问题情景：
线框进入磁场过程中，分析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
v
I
F
B
安培力对线圈运动起阻碍作用运动。
v
I
F
B
若线圈离开磁场呢？
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。
当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力作用，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
电磁阻尼
1.定义：
实验演示
你观察到什么现象？为什么会有这种现象？
根据我们刚才分析两种铝片在进入和离开磁场时，铜片中均有磁通量变化，所以都会产生涡流，大致画出方向，由于完整的金属片内部有无数多条回路，所以形成了大范围的涡流，涡流较强，电磁阻尼作用比较强，铜片很快便会停下来。
电磁阻尼
由于缝对回路的阻断作用，大范围的涡流不会出现，只有在磁通量变化的一小部分区域内才有涡流。涡流较弱，电磁阻尼的作用也很弱，摆动受到的阻力就不明显了。
磁极
磁极
铝框
思考：安培力总是阻碍导体的运动？
实验演示
电磁驱动
结果：摇动门型框，铝框从静止开始跟随门框转动。
思考：如何解释这个现象呢？
B
N
S
电磁驱动
俯视图
让磁场相对铝框转动
N
S
B
I
F
F
电磁驱动
电磁驱动
如果磁场相对于导体转动，感应电流会使导体受到安培力作用，安培力使导体运动起来，即电磁驱动。
电磁驱动
交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。
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
电磁驱动
电磁阻尼与电磁驱动的区别与联系
电磁阻尼是导体运动(或者速度较大)时，安培力的方向与导体的运动方向相反，阻碍导体的运动。
电磁驱动是磁场运动，导体静止(或者速度较小)时，安培力对导体提供动力，使导体随磁场运动。
电磁阻尼和电磁驱动，都是由于导体相对于磁场运动引起磁通量的变化，产生感应电流，产生安培力，阻碍导体相对运动。
课堂小结
本节课你有哪些收获？
讨论思考：
为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？