4.7-涡流(共17张PPT)

第七节《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》复习回顾:“互感”和“自感”产生的感应电动势是动生电动势,还是感生电动势?BEＣＤ金属片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•1.定义：把块状金属放在变化的磁场中，根据麦克斯韦电磁场理论，当磁场变化时，导体中的自由电子就会在此电场力的作用下定向移动从而产生感应电流，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，因此叫做涡电流，简称涡流。2.本质：电磁感应现象，3.产生条件：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，热效应明显．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．4.涡流的应用1）.涡流的热效应3）.涡流的机械效应2）.涡流的磁效应1）.涡流的热效应真空冶炼炉主要结构是一个与大功率的高频交流电源相连接的线圈，被加热的金属就放在线圈中间的坩埚内，当线圈中通以强大的高频电流时，它产生的交变磁场能使坩埚内的金属中产生强大的涡流，发出大量的热，使金属熔化。这种冶炼方法温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼合金和特种钢。此外，由于它是在金属内部各处同时加热，而不是使热量从外面传递进去，因此加热的效率高，速度快。广泛用于冶炼特种钢、难熔或较活泼的金属，以及提纯半导体材料等工艺中。电磁炉（炉盘下的线圈中通入交流电，使炉盘上的金属中产生涡流，从而生热。）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金属探测器机场安检门探雷器金属探测器3）.涡流的机械效应当被测电流通过线圈时，线圈带动指针和铝框一起转动，铝框在磁场中转动时产生涡流，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位置上。讨论:(1)为什么用铝框做线圈骨架?(2)微安表的表头在运输时为何应该把两个接线柱连在一起?5．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．二、电磁阻尼：1.定义：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.应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等.三、电磁驱动：1.定义：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。•2.线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。•3.应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。电磁阻尼电磁驱动区别产生电流的原因安培力方向本质联系由于导体在磁场中运动，导体中产生感应电流安培力方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动由于磁场相对于导体运动，导体中产生感应电流导体受安培力方向与导体运动方向相同，推动导体运动都属于电磁感应现象，安培力的作用效果是阻碍导体与磁场间发生相对运动如图所示是一种冶炼金属的感应炉示意图，炉内装着需冶炼的金属，炉外绕着很多匝线圈，当高频交变电流通过线圈后，炉内的金属就会被熔化。请你说明感应炉冶炼金属的原理，在电流有效值相同的情况下，电流频率的高低对冶炼过程有什么影响？例与练1涡流的热效应电感：“通低频，阻高频”电流频率越高，自感电动势越大，产生的涡流越强，冶炼过程越快。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与练2CD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、丙做匀速运动铁块会被磁化，与磁铁相互吸引铝块不会被磁化，形成涡流，与磁铁相互排斥例与练3BD