开封高中 涡流、电磁阻尼和电磁驱动.ppt

2、电磁驱动：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。 线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。 应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。 位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图4－7－5所示，在此过程中(　　) 类型二 电磁驱动的分析和应用 图4－7－5 A．磁铁做匀速直线运动 B．磁铁做减速运动 C．小车向右做加速运动 D．小车先加速后减速 【思路点拨】　本题为电磁驱动，可由楞次定律判断作用力的方向，再由牛顿第二定律判断运动情况． 2.如图4－7－6所示，把一个闭合线框放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体可以绕竖直轴转动，闭合线框也可以绕竖直轴转动，当蹄形磁体逆时针(从上往下看)转动时，有关线圈的运动下列说法正确的是(　　) 变式训练 图4－7－6 A．线圈将顺时针方向转动 B．线圈仍保持静止 C．线圈将逆时针方向转动，转速与磁铁相同 D．线圈将逆时针方向转动，转速比磁铁小 解析：选D.根据电磁驱动，磁铁转动，线圈会产生感应电流和受到安培力作用，这个安培力驱动线圈运动，其转动的效果是阻碍它们的相对运动，因此线圈转动方向与磁铁相同，但转速比磁铁小． 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图4－7－7所示，抛物线的方程是y＝x2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物面上y＝b(ba)处以速度v沿抛物面下滑，假设抛物面足够长，小金属块沿抛物面下滑后产生的焦耳热总量是(　　) 类型三 电磁感应中的能量问题 【答案】　D 【点评】　小金属块在进出磁场的过程中，磁通量发生变化，会产生涡流，机械能转化为内能．但在匀强磁场中运动时，磁通量不变，不产生涡流，机械能守恒． 3.如图4－7－8所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺旋管A.在弧形轨道上高为h的地方，无初速释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB. 变式训练 (1)螺旋管A将向哪个方向运动？ (2)全过程中整个电路所消耗的电能． 答案：见解析 回顾互感的概念，引入涡流 8 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 B E Ｃ Ｄ 金属片 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? 一、涡流 如图所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场激发出感生电场。导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流。 当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。 金属棒 涡流的应用 真空冶炼炉 涡流的应用 高频焊接 涡流的应用 电磁炉 涡流的应用 金属探测器 2、危害：发热、浪费能量。 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。 交变电流 交变电流 怎样减少涡流损耗？ 整块铁心 彼此绝缘的薄片 思考与讨论 变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施 采用叠加起来的硅钢片代替整块铁芯,并使硅钢片平面与磁感应线平行。 变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施 如图，把铜片悬挂在电磁铁的两极间，形成一个摆。在电磁铁线圈未通电时，铜片可以自由摆动，要经过较长时间才会停下来。 一旦当电磁铁通电之后，由于穿过运动导体的磁通量发生变化，铜片内将产生感应电流。根据楞次定律，铜片摆锤的摆动便受到阻力而迅速停止。 演示实验1 二、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的作用，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。 演示实验3 如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。这种现象说明了什么？ 三、电磁驱动 磁场相对于导体运动时，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，这种现象称为电磁驱动。 电磁驱动的应用 交流感应电动机 例1、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，以下说法正确的是 A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B．电流变化的频率越低