电磁阻尼和电磁驱动.docVIP

一、电磁阻尼 在大块导体中，可任意构成许许多多闭合的导体回路．当大块导体在磁场中运动时，所有这些小的导体回路都做切割磁感线运动，因而在回路中形成许多闭合的感应电流，称为涡电流．根据楞次定律，所有这些涡电流受磁场作用的电磁力将阻碍大块导体在磁场中的运动，也就是说，涡电流受到的电磁力是阻力，称为电磁阻尼．由于导体电阻率很小，即便感应电动势不大，也可能产生明显的涡电流，使它们受到的电磁阻力明显可见． 　　如图1所示，A是由金属平板组成的摆，其摆动平面通过电磁铁的两极之间．当绕在电磁铁上的励磁线圈未通电时，二极间无磁场，摆动的衰减只是由轴的摩擦和空气阻力引起，其衰减缓慢．当接通励磁电源，在二极间建立磁场后，摆动的衰减便大为加快，这种现象明显地表明磁场对在其中运动的大块导体的电磁阻尼作用． 　　电磁阻尼有相当广泛的应用，如在电学测量仪表中的阻尼器(图2)；磁电式仪表中的线圈通电后受磁力矩而偏转，同时因游丝的变形或悬丝的扭转而受到与转向相反的弹性力矩，当二力矩平衡时，指针应指向一定的方位．但由于弹性力矩的出现，指针会在平衡位置附近摆动而不便于测量．装上图2所示的阻尼器，让与指针同轴的铝片()处于永磁体()的二极之间，这样，在指针转动的同时，铝片在磁场中运动从而受到电磁阻尼，它将阻止指针的摆动而稳定在平衡位置．由于电磁阻尼同介质的阻尼类似是与速度成比例的阻力，它只能稍为延迟指针转向平衡位置的时间，并阻止指针在平衡位置附近摆动，不会改变由通电线圈受的电磁力矩和弹性力矩决定的平衡位置的方位．在一般的磁电式电流表中，线圈常绕在一个封闭的铝框上，测量时这个铝框随线圈在磁场中转动，这个铝框就起到阻尼器的作用． 　　在电气机车中的电磁制动器，也是应用电磁阻尼的实例．它的原理如图3所示，一个转动的金属圆盘处于电磁铁的磁场中，当电磁铁中的电流切断时，没有电磁阻尼的作用，圆盘可以自由转动（摩擦很小），当电磁铁中的电流接通时，由于圆盘通过电磁铁的部分要产生涡流，阻碍圆盘与磁铁的相对运动，产生电磁制动作用．因为电磁铁的磁场极强，产生的阻尼力矩很大，把这个阻尼力矩传到列车的轮轴上，可以使巨大的电气机车迅速刹车． 　　由于磁体的磁场作用在大块金属上的电磁阻力实际上是阻止大块金属与励磁的磁体之间的相对运动，因此也可以沿相反的途径把这种效应用作电磁驱动．如图4中，A为可绕轴转动的金属圆盘，在其下面放永磁体．当永磁体以角速度ω转动时，金属圆盘处于变化磁场中，感应电场同样使金属圆盘上出现涡电流．涡电流受磁场的磁力将阻止磁铁与圆盘的相对运动，因而使圆盘沿着与磁体相同的转向转动起来．如果在转盘轴上安装弹性回复装置，圆盘的转动将引起反向的弹性恢复力矩，当它与磁体磁场作用于涡电流上的电磁力矩等大反向时，圆盘达到平衡位置．于是，圆盘的转角便可反映电磁驱动力矩的大小，而这又与磁体的转速ω有关．所以，利用这个效应可以制成磁动式转速表，用来测量转速． 电磁驱动 安培力总是使导体运动起来的现象 从能量转换角度理解：使电能转化为机械能（如磁悬浮列车） ．如所示，abcd是一闭合的小金属线框，用一根绝缘细杆挂在固定点，使金属线框绕竖直线来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力均不计，则 A．线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反 B．线框进入磁场区域后越靠近00线时速度越大，因而产生的感应电流也越大 ．线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小 D．线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能 【解析】线框在进入和离开磁场的过程中磁通量才会变化，也可以看做其部分在切割磁感线，因此有感应电流，且由楞次定律或右手定则可确定进入和离开磁场时感应电流方向是相反的，故A项正确；当线圈整体都进入匀强磁场后，磁通量就保持不变了，此段过程中不会产生感应电流，故B错误，但提醒一下的是此时还是有感应电动势的(如果是非匀强磁场，则又另当别论了)； 当线框在进入和离开磁场的过程中会有感应电流产生，则回路中有机械能转化为电能，或者说当导体在磁场中做相对磁场的切割运动而产生感应电流的同时，一定会有安培“阻力”阻碍其相对运动，故线框的摆角会减小，但当线框最后整体都进入磁场中后，并只在磁场中摆动时，没有感应电流产生，则机械能保持守恒，摆角就不会再变化，故C项正确，而D项错误.综上所述，正确答案是AC项. 11、如图所示，蹄形磁铁和矩形线框均可绕竖直轴转动。现将蹄形磁铁逆时针转动（从上往下看），则矩形线框的运动情况及穿过它的磁通量应是 A．线框逆时针转动，转速与磁铁相同 B．线框逆时针转动，转速比磁铁小 C．线框在转动的过程中，穿过它的磁通量先变大，随