2021-2022学年高二物理竞赛课件：涡电流和电磁阻尼.pptx

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1、涡电流和流和电磁阻尼磁阻尼涡电流和电磁阻尼涡电流和电磁阻尼1855年年傅科傅科发现金属块处在变化的磁场中或相对于发现金属块处在变化的磁场中或相对于磁场运动时，在它们的内部也会产生感应电流。磁场运动时，在它们的内部也会产生感应电流。铁芯可看作是由一系列半径逐渐变化的圆柱状薄壳铁芯可看作是由一系列半径逐渐变化的圆柱状薄壳组成，每层薄壳自成一个闭合回路，在交变磁场中，组成，每层薄壳自成一个闭合回路，在交变磁场中，通过这些薄壳的磁通量都在不断地变化，所以一层通过这些薄壳的磁通量都在不断地变化，所以一层层地产生感应电流。层地产生感应电流。涡电流涡电流傅科电流傅科电流(Eddy current)1855年

2、获科普利奖年获科普利奖从上端俯视，电流的流线呈闭合的涡旋状，因而从上端俯视，电流的流线呈闭合的涡旋状，因而这种感应电流叫做涡电流简称为涡流。由于大这种感应电流叫做涡电流简称为涡流。由于大块金属的电阻很小，因此涡流可达非常大的强度块金属的电阻很小，因此涡流可达非常大的强度。高频电磁感应炉高频电磁感应炉减少涡电流的方法减少涡电流的方法（1）高电阻材料，硅钢，在钢中增加硅，而磁导率）高电阻材料，硅钢，在钢中增加硅，而磁导率与铁差不多。与铁差不多。（2）多层绝缘片叠加而成，减少涡电流的导体截面）多层绝缘片叠加而成，减少涡电流的导体截面积。积。变压器的铁芯变压器的铁芯电子感应加速器全貌电子感应加速器全貌

3、电子感应加速器的一部分电子感应加速器的一部分 电子感应加速器是利用涡旋电场来加速电子的电子感应加速器是利用涡旋电场来加速电子的一种设备。一种设备。电子感应加速器电子感应加速器电子感应加速器电子感应加速器已知即使没有导体存在，变化的磁场也在空间激发涡旋状的感应电场。即使没有导体存在，只要即使没有导体存在，只要磁场随磁场随t变化在空间激发涡变化在空间激发涡旋状的感应电场旋状的感应电场.电子感应加速器是加速电电子感应加速器是加速电子的装置。子的装置。电子受电子受2个力作用个力作用:洛仑兹力洛仑兹力,作圆周运动作圆周运动;涡旋电场力涡旋电场力,作加速运动作加速运动.直接利用涡旋电场加速电子的装置直接利

4、用涡旋电场加速电子的装置因因不对不对t作用作用,故故在第在第I、IV象限象限,电子加速电子加速在第在第I象限象限,洛仑兹力向圆心洛仑兹力向圆心,提供向心力提供向心力;在第在第IV象限象限,洛仑兹力向外洛仑兹力向外,不提供向心力不提供向心力.（1）1区涡旋电场的方向为什么顺时针方区涡旋电场的方向为什么顺时针方向？向？（2）电子加速运动与涡旋电场方向的关系）电子加速运动与涡旋电场方向的关系？（3）电子做圆周运动对磁场方向的要求？）电子做圆周运动对磁场方向的要求？故仅在第一象限的故仅在第一象限的1/4周期内周期内,电子沿圆周运动并加速电子沿圆周运动并加速.（4）磁场如何变化才能维持电子在恒定的圆形轨

5、）磁场如何变化才能维持电子在恒定的圆形轨道上运动？道上运动？只要只要mv与与BR成比例增加成比例增加,则可保持则可保持R不变不变.磁通量是磁通量是t时刻，电子在半径为时刻，电子在半径为R的圆形轨道所围平面的的圆形轨道所围平面的磁通量。磁通量。这是电子感应加速器的基本条件这是电子感应加速器的基本条件,在在1/4周期内周期内,电子已运动了几十万圈电子已运动了几十万圈,只要在只要在1/4周期结束时周期结束时,电子引入反应室电子引入反应室,即可即可.一台一台100MeV的大型电子加速器的大型电子加速器,可将电子加可将电子加速到速到0.999986c,其电磁铁重达其电磁铁重达100吨吨,功率功率500千瓦千瓦,环行室直径环行室直径1.5公里公里,电子加速路程超过电子加速路程超过1000km.涡电流除了热效应外，还有机械效应，大块金涡电流除了热效应外，还有机械效应，大块金属在磁场中运动会受到很大的阻力。属在磁场中运动会受到很大的阻力。