4.7-涡流、电磁阻尼和电磁驱动解析优秀PPT.ppt

第四章第四章 电磁感应电磁感应 4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动涡流、电磁阻尼和电磁驱动湖南师范高校湖南师范高校袁华军袁华军温故知新同学们,前几节我们学习了电磁感应的有关规律，首先请大家回顾一下有关学问，然后回答下面的几个问题：1如图所示，匀强磁场方向垂直于线圈平面，先后两次将线圈从同一位置匀速地拉出有界磁场，第一次拉出时的速度为v，其次次拉出时的速度为2v，这两次拉出线圈的过程中，下列说法错误的是()A.线圈中的感应电流之比为12；B.线圈中产生的电热之比为12；C.施力的方向与速度方向相同，外力的功率之比为12；D.流过线圈任一截面的电荷量之比为11。C2.如图所示A、B为大小、形态均相同且内壁光滑但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。下面对两管的描述中可能正确的是()A.A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的；B.A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的；C.A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的；D.A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的。AD一、涡流块块状状金金属属在在变变更更的的磁磁场场中中，或或在在磁磁场场运运动动时时，金金属属块块内内将将产产生生感感应应电电流流。这这种种电电流流在在金金属属块块内内自自成成闭闭合合回回路路，很很像像水水的旋涡，故叫涡电流，简称涡流。的旋涡，故叫涡电流，简称涡流。1.定义：2.产生的条件：3.产生涡流的两种状况：4.产生的效果：磁通量发生变更磁通量发生变更 导体自身构成回路导体自身构成回路 把块状金属放在变更的磁场中把块状金属放在变更的磁场中 让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动块状金属内自成闭合回路产生焦耳热块状金属内自成闭合回路产生焦耳热涡流的利用涡流的防止变变压压器器和和电电动动机机的的铁铁芯芯不不接接受受整整块块金金属属，而而是是由由很很多多相相互互绝绝缘缘的的电电阻阻率率很很大大的的薄薄硅硅钢钢片片叠叠合合而而成成，目目的的就就是是为为了了减减弱弱铁铁芯芯中中由由于于电电磁磁感感应应而而产产生生的的涡涡流流的的热热效效应应，从从而而削削减减电电能能的的损损耗耗，同同时时避避开开破破坏坏绝绝缘缘层层，对对电电器器起起到到了疼惜的作用。了疼惜的作用。课堂训练例1.如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中的水温上升，则通入的电流与水温上升的是()A.恒定直流、小铁锅；B.恒定直流、玻璃杯；C.变更的电流、小铁锅；D.变更的电流、玻璃杯。C课堂训练例2.如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以确定的初速度向磁铁方向运动，假如发觉小球做减速运动，则小球的材料可能是()A.铁；B.木；C.铜；D.铝。CD课堂训练例3.如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变更的电流时，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，将金属溶化，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.电流变更的频率越高，焊缝处的温度上升的越快；B.电流变更的频率越低，焊缝处的温度上升的越快；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。AD课堂训练例4.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，而是用很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思索与探讨为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？绕有线圈的绕有线圈的铝框铝框电电学学测测量量仪仪器器要要求求指指针针的的摇摇摆摆很很快快停停下下来来，也也是是利利用用了了铝铝框框中中产产生生的的涡涡流流，从从而而通通过过磁磁场场对对这这个个涡涡流流的的作作用用力力阻阻碍碍它它们们的的摇摇摆摆，使使指指针针能能很很快快地地指到示数的位置上。指到示数的位置上。二、电磁阻尼当当导导体体在在磁磁场场中中运运动动时时，感感应应电电流流会会使使导导体体受受到到安安培培力力，安安培培力力的的方方向向总总是是阻阻碍导体的运动碍导体的运动，这种现象称为，这种现象称为电磁阻尼电磁阻尼。1.定义：2.产生的条件：3.安培力的方向：4.产生的效果：导体相对于磁场运动导体相对于磁场运动与导体运动方向相反与导体运动方向相反阻碍导体的运动阻碍导体的运动安安培培力力做做负负功功，机机械械能能转转化化为为电电能能，最最终终转转化化为为内能。内能。电磁阻尼的应用微微安安表表是是一一种种高高灵灵敏敏度度，高高精精度度电电流流表表，表表内内的的指指针针因因振振动动会会产产生生摇摇摆摆，剧剧裂裂摇摇摆摆会会使使微微安安表表造造成成指指针针打打偏偏、降降低低灵灵敏敏度度、或或失失灵灵等等。故故在在运运输输中中，用用导导线线短短路路两两接接线线柱柱，使使表表头头线线圈圈闭闭合合产产生生电电磁磁阻阻尼尼，大大大大降降低低因因外外界界的摇摆、振动对表头的影响。的摇摆、振动对表头的影响。课堂训练例5.下列现象属于电磁阻尼的是()A.磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做；B.微安表的表头在运输时要把两接线柱短接；C.自制金属地雷探测器；D.沟通感应电动机。AB课堂训练例6.如图所示，在O点正下方有一个志向边界的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不 考 虑 空 气 阻 力，则 下 列 说 法 中 正 确 的 是()A.A、B两点在同一水平线上；B.A点高于B点；C.A点低于B点；D.铜环将做等幅摇摆。B课堂训练例7.如图所示，闭合金属环从曲面上 h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则()A.若是匀强磁场，环滚上的高度小于h；B.若是匀强磁场，环滚上的高度等于h；C.若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h；D.若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h。BD课堂训练例8.弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才能停下来。假如在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动地穿过它，如图所示，磁铁就很快地停下来，说明这个现象，并说明此现象中能量转化的状况。课堂训练例9.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。金属环的摇摆会很快停下来。试说明这一现象。若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？三、电磁驱动假假如如磁磁场场相相对对于于导导体体转转动动,在在导导体体中中会会产产生生感感应应电电流流,感感应应电电流流使使导导体体受受到到安安培力的作用培力的作用,安培力使导体运动起来。安培力使导体运动起来。1.定义：2.产生的条件：3.安培力的方向：4.产生的效果：磁场相对于导体运动磁场相对于导体运动与导体运动方向相同与导体运动方向相同导导体体与与磁磁场场同同向向运运动动，速速度度小小于于磁场运动速度。磁场运动速度。“同向异步同向异步”安安培培力力做做正正功功，磁磁场场能能转转化化为为电电能能，最最终终转转化化为机械能。为机械能。电磁驱动的应用课堂训练例10.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以初速度v水平穿过，如图所示，此过程中()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。BC课堂训练例11.如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO转动。从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则()A.线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同；B.线圈将逆时针转动，转速比磁铁小；C.线圈转动时将产生大小、方向周期性变更的电流；D.线圈转动时感应电流的方向始终是abcda。BC课堂训练例12.如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可绕竖直轴OO转动，两磁极靠近铜盘，但不接触。当磁铁绕轴转动时，铜盘将()A.以相同的转速与磁铁同向转动；B.以较小的转速与磁铁同向转动；C.以相同的转速与磁铁反向转动；D.静止不动。B涡流、电磁阻尼与电磁驱动的异同课堂训练例13.如图所示，绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连。线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起。若保持开关闭合，则()A.铝环不断上升；B.铝环停留在某一高度；C.铝环跳起到某一高度后将回落；D.假如电源的正、负极对调，视察到的现象不变。CD课堂训练例14.如图所示，电阻为R、质量为m的矩形导线框abcd自某一高度自由落下，通过一有界的匀强磁场。若线框恰好以恒定速度通过磁场，在不计空气阻力的状况下，线框中产生的焦耳热是多少？已知ab、cd边长均为l，ad、bc边长均为h，磁场区域宽度为h。2mgh课堂训练例15.如图所示，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，杆上有一光滑螺线管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线管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为mA、mB，若最终A、B速度分别为vA、vB。(1)螺线管A将向哪个方向运动？(2)全过程中整个电路所消耗的电能。向右运动