資源簡介

(共26張PPT)
§2.3 渦流、電磁阻尼和電磁驅動
第二章 電磁感應
隔空取電
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電磁爐的內部結構
變化的磁場為什么能使自由電荷發生定向移動呢？
1.電磁爐線圈中電流是變化的還是恒定的？電流的磁場是變化的還是恒定的？
2.導線中為什么產生了電流？
3.電流的實質是什么？
變化的，會產生變化的磁場
磁場變化，產生了感應電流
電荷的定向移動
一、電磁感應中的感應電場：
（英）麥克斯韋認為：
磁場變化時會在周圍空間激發一種電場---------感生電場
閉合導體的自由電荷在感生電場的電場力下做定向移動
產生感應電流（感應電動勢）
正電荷定向移動的方向
正電荷所受感生電場作用力方向
感生電場方向
感應電流的方向：順時針
正電荷所受感生電場作用力的方向：順時針
感生電場的方向：順時針
感生電場方向與感應電流的方向相同，可以用楞次定律來判斷方向
穿過真空室內磁場的方向？
由圖知電子沿什么方向運動？（俯視圖）
要使電子沿此方向加速，感生電場的方向如何？
要產生這樣的感生電場原來的磁場如何變化？
豎直向上
逆時針
順時針
原磁場在增大
即電流在增大。
感生電場應用實例---電子感應加速器
1. 渦流的定義
線圈中的電流隨時間變化時，磁場隨即變化，由于電磁感應，靠近它的導體內會產生漩渦狀電流，叫做渦電流，簡稱渦流。
二、渦流
若金屬的電阻率很小，則渦流往往很強，產生的熱量很多。
2. 渦流的應用
（1）渦流熱效應：電磁爐，真空冶煉爐
冶煉金屬的高頻感應電爐就是利用高頻交流電，通過線圈使裝入冶煉爐內的金屬中產生很強的渦流，從而產生大量的熱使金屬熔化。
3.防止渦流的產生
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電動機、變壓器等設備中為防止鐵芯中渦流過大而導致浪費能量，損壞電器。
（1）途徑一：增大鐵芯材料的電阻率。（常用硅鋼）
（2）途徑二：用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯。
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(1)金屬探測器、安檢門
4. 渦流的磁效應的應用
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(2)渦流的磁效應：探雷器
2. 渦流的磁效應的應用
探雷器：簡易結構圖
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無線充電技術
3. 渦流的其他應用
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三.電磁阻尼
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1.電磁阻尼現象：當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導體的運動，這種現象稱為電磁阻尼。
導體的機械能轉化為電能
三.電磁阻尼
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2應用：
運輸磁電式儀表接通兩接線
電磁制動
四.電磁驅動
1.電磁驅動：磁場相對于導體轉動，在導體中產生感應電流，感應電流使導體受到安培力，安培力使導體跟著磁場轉動，這種現象稱為電磁驅動。
磁場能轉化為電能和導體的機械能
四.電磁驅動
四 電磁驅動的應用
連接到三相電源時能產生旋轉的磁場
交流感應電動機
電磁阻尼與電磁驅動的區別與聯系
電磁阻尼 電磁驅動
區 別
安培力方向
本質聯系 由于導體相對磁場運動
安培力方向與導體運動方向相反，阻礙導體運動
由于磁場相對于導體運動
導體受安培力方向與導體運動方向相同，推動導體運動
都屬于電磁感應現象，
安培力的作用效果是阻礙導體與磁場間發生相對運動
產生電流的原因
課堂小結：
渦流、電磁阻尼和電磁驅動
電磁感應現象中的感生電場
電磁阻尼與電磁驅動的區別和聯系
定義、特點、方向判斷
感生電動勢
電子感應加速器
渦流
由于電磁感應，在導體中產生的像水中漩渦樣的感應電流，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流
實質、特點、應用
危害及減小渦流的途徑
課后習題
1.有一個銅盤，輕輕撥動它，能長時間地繞軸自由轉動。如果在轉動時把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤的邊緣，但并不與銅盤接觸（圖2.3-13），銅盤就能在較短的時間內停止。分析這個現象產生的原因。
2.如圖2.3-14所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵。將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁極上下振動時穿過它，磁鐵就會很快地停下來。分析這個現象的產生原因，并說明此現象中能量轉化的情況。
課后習題
課后習題
3.在科技館中?？吹竭@樣的表演：一根長1m左右的空心鋁管豎直放置（圖2.3-15甲），把一枚磁性比較強的小圓柱形永磁體從鋁管上端放入管口，圓柱直徑略小于鋁管的內徑。根據一般經驗，小圓柱自由下落1m左右的時間不會超過0.5s，但把小圓柱從上端放入管中后，過了許久它才從鋁管下端落出。小圓柱在管內運動時，沒有感覺到它跟鋁管內壁發生摩擦，把小圓柱靠著鋁管，也不見它們相互吸引。是什么原因使小圓柱在鋁管中緩慢下落呢？如果換用一條有裂縫的鋁管（圖2.3-15乙），圓柱在鋁管中的下落就變快了。這又是為什么？
課后習題
4.人造衛星繞地球運行時，軌道各處的地磁場的強弱并不相同，因此，金屬外殼的人造地球衛星運行時，外殼中總有感應電流。分析這一現象中的能量轉化情形。它對衛星的運動可能產生怎樣的影響？
課后習題
5.如圖2.3-16所示，水平放置的絕緣桌面上有一個金屬圓環，圓心的正上方有一個豎直的條形磁鐵。請通過分析形成以下結論：把條形磁鐵向水平方向移動時，金屬圓環將受到水平方向運動的驅動力，驅動力的方向跟條形磁鐵運動的方向相同。
謝謝大家的聆聽

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