1、4.7、涡流、电磁阻尼和电磁驱动【学习目标】图2.4-6-1图2.4-6-21知道涡流是如何产生的。2知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。3通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因4利用理论联系实际的方法加深理解涡流5知道电磁阻尼和电磁驱动。【学习重点】涡流的产生原因和涡流的作用【学习难点】涡流的产生原因【自主学习展示】 1、涡流：块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生 状的感应电流。涡流的解释：当交变电流通过线圈时，穿过铁芯的 不断变化，铁芯会产生图2.4-6-1中所示的涡流。块状铁芯的电流很强会使铁芯大量发热，浪费大量电能。2、涡流的防止和利用（1）
2、涡流的防止把块状铁芯换成 .图2.4-6-3解释：涂有绝缘层的薄硅钢片叠加的铁芯，在变化的磁场中，产生的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的 很大，涡流大为减弱，又因为硅钢片比普通金属的 大，可以进一步减小涡流损失，电动机和变压器的铁芯大都使用硅钢片。如图2.4-6-2所示（2）涡流的利用冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。如图2.4-6-3。3、电磁阻尼：当导体在磁场中做 运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是 导体的运动,这种现象叫电磁阻尼。使电学测量仪表指针尽快停下来就是利用电磁阻尼。【27页思考
3、与练习】4、电磁驱动：如果 相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用叫电磁驱动。交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。总结：感应电流受的的安培力总是 导体与磁场间的相对运动。【27页演示】【疑难、困惑】【课堂问题探究】课堂展示与点拨一、涡流的热效应 当变压器的线圈中通过交变电流时，在铁芯内部有变化的磁场，因而产生感生电场，引起涡流。涡流在通过电阻时也要放出焦耳热。1应用：利用的热效应进行加热的方法称为感应加热。而涡流的大小和磁通量变化率成正比，磁场变化的频率越高，导体里的涡流也越大。实际上,一般使用高频交流电激发涡流。如：A
4、高频焊接：线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流（涡电流）。由于焊缝处的接触 很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起。我国产生的自行车架就是用这种方法焊接的。 B高频感应炉 高频感应炉利用涡流来熔化金属。图是冶炼金属的感应炉的示意图冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通上 交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种合金和特种钢 C电磁炉电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡加流加热原理，利用电流通过 产生磁场，当磁场内的磁感线通过铁质锅底时会产生无
5、数的涡流使锅的本身自行快速发热，然后再作用于锅内食物。这种最新的加热方式，能减少热量传递的中间环节，可大大提升制热效率，比传统炉具（电炉、气炉）节省能源一半以上。2控制：导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。 变压器、电机铁芯中的涡流热效应不仅损耗能量，严重时还会使设备烧毁为减少涡流，变压器、电机中的铁芯都是用很薄的 叠压而成。 磁通穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的电动势较 ， 再由于这种薄片材料的电阻率 ，这样就可以显著地减小涡流损耗。所以，交流电机、电器中广泛采用叠片铁心。二、涡流的磁效应 1电磁阻尼现
6、象：把铜板做成的摆放到电磁铁的磁场中，当电磁铁未通电时，摆要往复多次，摆才能停止下来如果电磁铁通电，磁场在摆动的铜板中产生 。涡流受磁场作用力的方向与摆动方向相反，因而增大了摆的阻尼，摆很快就能停止下来。这种现象称为电磁阻尼。 2应用：电磁仪表中的电磁阻尼器就是根据涡流磁效应制作的，在磁电式测量仪表中，常把使指针偏转的线圈绕在闭合铝框上，当测量电流流过线圈时，铝框随线圈指针一起在磁场中转动，这时铝框内产生的涡流将受到磁场作用力，抑止指针的摆动，使指针较快地稳定在指示位置上。此外，电气机车的电磁制动器也是根据这一效应制作的。三、 涡流的机械效应-电磁驱动在磁场运动时带动导体一起运动，这种作用称为
7、“电磁驱动”作用。【例1】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。上述现象说明了什么？【例2】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，焊缝处的温度升高的越快C工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大【对照目标，总结内化】知识梳理
8、：自我反思：【课下作业】P28：问题与练习【课后反馈与演练】 1、用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？2、如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则： （ ）A磁铁的振幅不变 B磁铁做阻尼振动C线圈中有逐渐变弱的直流电 D线圈中逐渐变弱的交流电3、如图所示，abcd是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点O，使金属线框在竖直平面内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不计，则( )A.线框进入
9、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OO线时速度越大，因而产生的感应电流也越大 C.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图2.4-6-44、 如图2.4-6-4所示，用一根长为L质量不计的细杆与一个上弧长为、下弧长为d0的金属线框的中点联结并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且d0L。先将线框拉开到如图4所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦。下列说法正确的是A金属线框进入磁场时感应电流的方向为： abc
10、daB金属线框离开磁场时感应电流的方向为： adcbaC金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D金属线框最终将在磁场内做等幅摆动图2.4-6-55、如图2.4-6-5所示，、为两匀强磁场区，区域的磁场方向垂直纸面向里，区域的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度均为B，两区域中间为宽s的无磁场区。有一边长为L（L），电阻为的正方形金属框abcd置于区域，ab边与磁场边界平行，现拉着金属框以速度v向右匀速移动。（1）分别求出当ab边刚进入中央无磁场区，和刚进入磁场区时，通过ab边的电流的大小和方向。（2）把金属框从区域完全拉入区域过程中拉力所做的功。6、一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框平面与磁场垂直，线框的右边紧贴着磁场边界，如图2.4-6-6甲所示。t=0时刻对线框施加一水平向右的外力F，让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场。外力F随时间t变化的图线如图2.4-6-6乙所示。已知线框质量m=1kg、电阻R=1，求： F甲F/Nt/s01.0乙0.51.5123图2.4-6-6（1）匀强磁场的磁感应强度B；（2）线框穿过磁场的过程中，通过线框的电荷量q。【课后反馈与演练】参考答案1.略 2. BD 3. AC 4.D 5. adcba方向的感应电流,adcba方向的感应电流,6.(1) B=2.83T(2)
