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思考与讨论
电动机和变压器的工作原理都跟电磁感应现象有关,内部都有铁芯结构,为什么电动机和变压器等的铁芯都不是整块金属,而是用许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成?
一、涡流(eddy current)
1、定义:块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时,金属块内产生的自成闭合回路的感应电流,叫涡电流,简称涡流。
2、如图所示,绝缘导线绕在金属块上,当通以交变电流时,磁通量不断变化,将产生涡流,由于金属块电阻小产生涡流很强,使铁芯发热浪费电能。
3、如图所示,薄硅钢片使涡流被限制在狭窄的薄片之内,使电阻增大,减弱涡流,减小损失。且硅钢片比普通钢片电阻率大,其涡流损失只有普通钢的1/5~1/4。
二、涡流的利用
1、如图所示的高频感应炉,利用涡流的热效应来熔化金属。交流电的频率越高,金属熔炉中的感应电动势就越大,金属材料的电阻率越小,产生的涡流热效应就越强。
2、高频感应炉优点:
速度快,温度易控制,整个过程在真空中进行,能避免有害杂质混入被冶炼的金属中,适于冶炼特种合金和特种钢。
高频焊接机原理:线圈中通以高频电流,内部焊接工件由于电磁感应产生感应电流,频率越高,产生的感应电流越大。由于焊接缝处接触电阻很大,放出的热量很多,致使温度升高将金属熔化,焊接在一起。应用于焊接自行车车架。
二、涡流的利用
二、涡流的利用
生活中的电磁炉,也是利用电磁感应中的涡流的热效应来烧菜做饭的。
二、涡流的利用
探雷器的长柄线圈中,通有变化的电流,在其周围就产生变化的磁场,埋在地下的金属物品,由于电磁感应而形成涡流,涡流的磁场反过来又作用于线圈,使仪器报警。
二、涡流的利用
机场、车站及重要场所的安检门及工作人员手上的探测器,也是利用与探雷器类似的电磁感应原理使仪器报警,来探测进出人员身上携带的金属物品。
三、涡流的防止
变压器和电动机的铁芯不采用整块金属,而是由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成,目的就是为了减弱铁芯中由于电磁感应而产生的涡流的热效应,从而减少电能的损耗,同时避免破坏绝缘层,对电器起到了保护的作用。
思考与讨论
为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢?
电学测量仪器要求指针的摆动很快停下来,也是利用了铝框中产生的涡流,从而通过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的位置上。
2、应用:磁电式电表中安装的使指针很快地停下的铝框;电气机车内部可使机车快速停下的电磁制动器等
四、电磁阻尼(eletromagnetic damping)
1、电磁阻尼现象: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。
思考与讨论
用手晃动微安表的表壳,发现指针来回振动后,会因超出刻度所标的偏转范围而卡住,而在车辆长途运输微安表时,都要用导线把微安表两个接线柱连在一起,这又是为什么?
微安表是一种高灵敏度,高精度电流表,表内的指针因振动会产生摇摆,剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或失灵等。故在运输中,用导线短路两接线柱,使内部表头线圈闭合产生磁阻,大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。
实验演示
五、电磁驱动
2、应用:交流感应电动机,家用电度表,车内的速度计等。
1、电磁驱动:磁场相对于导体转动,在导体中产生感应电流,感应电流使导体受到安培力,安培力使导体跟着磁场转动,这种现象称为电磁驱动。
1、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
CD
课堂练习
2、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
BD
课堂练习
注意:铁磁化相吸,铝电磁感应产生涡流,故铁加速,铝减速
电磁阻尼,使金属盘,磁铁和金属球快速停下,机械能转化为电能以热的形式散发到周围的空气中。
电磁感应的其他一些应用
动圈式话筒
话筒就是利用电磁感应,把声音信号转变为电信号的装置。
磁带录音机
录音:声音使话筒中产生随声音变化原感应电流——音频电流,经放大后,进入录音磁头的线圈中,在磁头的缝隙产生随音频电流变化的磁场,磁带在紧贴磁头缝隙运动,磁带上的磁粉层被磁化,从而录下声音的磁信号。
延时继电器
原理:合上S时,电流恒定,A中线圈
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