涡流电磁阻尼电磁驱动幻灯片.ppt

涡流电磁阻尼电磁驱动第1页，共25页，编辑于2022年，星期日一、涡流一、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。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。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，所以叫做这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流涡流。第2页，共25页，编辑于2022年，星期日涡流的应用涡流的应用 1、真空冶炼炉、真空冶炼炉抽真空抽真空第3页，共25页，编辑于2022年，星期日2、高频焊接、高频焊接涡流的应用涡流的应用 第4页，共25页，编辑于2022年，星期日3、电磁炉、电磁炉涡流的应用涡流的应用 第5页，共25页，编辑于2022年，星期日4、金属探测器、金属探测器涡流的应用涡流的应用 第6页，共25页，编辑于2022年，星期日门框门框 交流电交流电报警电路线圈线圈涡流的应用涡流的应用 第7页，共25页，编辑于2022年，星期日5、超导体的磁悬浮、超导体的磁悬浮涡流的应用涡流的应用 第8页，共25页，编辑于2022年，星期日交变电流交变电流交变电流交变电流怎样减少涡流损耗？怎样减少涡流损耗？整块铁心整块铁心彼此绝缘的薄片彼此绝缘的薄片涡流的防止涡流的防止 第9页，共25页，编辑于2022年，星期日变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施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。并使硅钢片平面与磁感应线平行。第10页，共25页，编辑于2022年，星期日变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施第11页，共25页，编辑于2022年，星期日实验分析实验分析1第12页，共25页，编辑于2022年，星期日 如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，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。这放一固定线圈，磁铁会很快停下来。这种现象说明了什么？种现象说明了什么？实验分析实验分析2第13页，共25页，编辑于2022年，星期日思考与讨论思考与讨论1第14页，共25页，编辑于2022年，星期日 取一灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动取一灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。的情况。用导线把灵敏电流计的两个接线柱连在一起，再次晃动表用导线把灵敏电流计的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况与上次有什么不同，怎样解壳，观察表针相对表盘摆动的情况与上次有什么不同，怎样解释这种差别？释这种差别？思考与讨论思考与讨论2第15页，共25页，编辑于2022年，星期日二、电磁阻尼二、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，这种现象称为用，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁电磁阻尼阻尼。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，这种现象称为力使导体运动起来，这种现象称为电磁驱动电磁驱动。第16页，共25页，编辑于2022年，星期日电磁驱动的应用电磁驱动的应用 交流感应电动机交流感应电动机 第17页，共25页，编辑于2022年，星期日 例例1 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，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，以下说法正确的是以下说法正确的是()()A A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B B电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C 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 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工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大典型例题典型例题AD第18页，共25页，编辑于2022年，星期日 例例2 2、如图所示，闭合金属铜环从高为如图所示，闭合金属铜环从高为h h的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设闭合环初速度为零，不计摩擦，则设闭合环初速度为零，不计摩擦，则()()A A若是匀强磁场，环上升的高度小于若是匀强磁场，环上升的高度小于h h B B若是匀强磁场，环上升的高度大于若是匀强磁场，环上升的高度大于h h C C若是非匀强磁场，环上升的高度等于若是非匀强磁场，环上升的高度等于h h D D若是非匀强磁场，环上升的高度小于若是非匀强磁场，环上升的高度小于h h 解析：解析：若是匀强磁场，闭合环的磁通量不发生变化，无感应电流产生，环也若是匀强磁场，闭合环的磁通量不发生变化，无感应电流产生，环也就受不到磁场力，所以环仍保持机械能守恒，上升的高度等于就受不到磁场力，所以环仍保持机械能守恒，上升的高度等于h h。若是非匀强磁。若是非匀强磁场，闭合环的磁通量发生变化，有感应电流产生，环受到磁场力作用去场，闭合环的磁通量发生变化，有感应电流产生，环受到磁场力作用去阻碍环与磁场间的相对运动，使环损失一部分机械能向电能转化，所以阻碍环与磁场间的相对运动，使环损失一部分机械能向电能转化，所以环上升的高度小于环上升的高度小于h h。因此答案。因此答案D D正确。正确。D第19页，共25页，编辑于2022年，星期日 例例3 3、如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是的材料可能是()()A A铁铁 B B木木 C C铜铜 D D铝铝CD第20页，共25页，编辑于2022年，星期日例例4、如图所示，如图所示，A、B为大小、形状均为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，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，竖直固定在相同高度两个相同的磁性小球，同时从同时从A、B管上端的管口无初速度释放，管上端的管口无初速度释放，穿过穿过A管的小球比穿过管的小球比穿过B管的小球先落到地管的小球先落到地面下面对于两管的描述可能正确的是面下面对于两管的描述可能正确的是()AA管是用塑料制成的，管是用塑料制成的，B管是用铜制成的管是用铜制成的BA管是用铝制成的，管是用铝制成的，B管是用胶木制成的管是用胶木制成的CA管是用胶木制成的，管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的管是用塑料制成的DA管是用胶木制成的，管是用胶木制成的，B管是用铝制成的管是用铝制成的AD第21页，共25页，编辑于2022年，星期日例例6、如图所示，把一个闭合线框放如图所示，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，当蹄形磁体逆时针转动，当蹄形磁体逆时针(从上往下看从上往下看)转转动时，有关线圈的运动下列说法正确的是动时，有关线圈的运动下列说法正确的是()A线圈将顺时针方向转动线圈将顺时针方向转动B线圈仍保持静止线圈仍保持静止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，转速比磁铁小线圈将逆时针方向转动，转速比磁铁小解析：选解析：选D.根据电磁驱动，磁铁转动，线圈会产生根据电磁驱动，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，但转速比磁铁小转动方向与磁铁相同，但转速比磁铁小D第22页，共25页，编辑于2022年，星期日例例7、光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图477所示，抛物线的方程是所示，抛物线的方程是yx2，下半部处在一个水平方向的匀，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是强磁场中，磁场的上边界是ya的直线的直线(图中的虚线所示图中的虚线所示)，一，一个小金属块从抛物面上个小金属块从抛物面上yb(ba)处以速度处以速度v沿抛物面下滑，假沿抛物面下滑，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是()【答案答案】D【点评点评】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，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，机械能守恒机械能守恒第23页，共25页，编辑于2022年，星期日例例8、如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨如图所示，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，杆上挂有一光滑道相连，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螺旋管A.在弧形轨道上高为在弧形轨道上高为h的地方，无初速释放一磁铁的地方，无初速释放一磁铁B(可可视为质点视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管A的中心轴运动，的中心轴运动，设设A、B的质量分别为的质量分别为M、m，若最终，若最终A、B速度分别为速度分别为vA、vB.(1)螺旋管螺旋管A将向哪个方向运动？将向哪个方向运动？(2)全过程中整个电路所消耗的电能全过程中整个电路所消耗的电能第24页，共25页，编辑于2022年，星期日第25页，共25页，编辑于2022年，星期日