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(共27張PPT)
渦流 電磁阻尼和電磁驅(qū)動
一、渦流
如圖所示，線圈接入反復(fù)變化的電流，某段時間內(nèi)，若電流變大，則其磁場變強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場激發(fā)出感生電場。導(dǎo)體可以看作是由許多閉合線圈組成的，在感生電場作用下，這些線圈中產(chǎn)生了感生電動勢，從而產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)電流。
當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，這個線圈附近的導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流看起來很像水的旋渦，所以叫做渦流。
渦流的應(yīng)用
真空冶煉爐
渦流的應(yīng)用
高頻焊接
渦流的應(yīng)用
電磁爐
渦流的應(yīng)用
金屬探測器
交變電流
交變電流
怎樣減少渦流損耗？
整塊鐵心
彼此絕緣的薄片
思考與討論
變壓器鐵芯中的渦流損耗及改善措施
如圖，把銅片懸掛在電磁鐵的兩極間，形成一個擺。在電磁鐵線圈未通電時，銅片可以自由擺動，要經(jīng)過較長時間才會停下來。
一旦當(dāng)電磁鐵通電之后，由于穿過運(yùn)動導(dǎo)體的磁通量發(fā)生變化，銅片內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)楞次定律，銅片擺錘的擺動便受到阻力而迅速停止。
演示實(shí)驗(yàn)1
二、電磁阻尼
導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。
演示實(shí)驗(yàn)2
取一靈敏電流計(jì)，用手晃動表殼，觀察表針相對表盤擺動的情況。
用導(dǎo)線把靈敏電流計(jì)的兩個接線柱連在一起，再次晃動表殼，觀察表針相對表盤擺動的情況與上次有什么不同，怎樣解釋這種差別？
演示實(shí)驗(yàn)3
如圖所示，彈簧下端懸掛一根磁鐵，將磁鐵托起到某高度后釋放，磁鐵能振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一固定線圈，磁鐵會很快停下來。這種現(xiàn)象說明了什么？
三、電磁驅(qū)動
磁場相對于導(dǎo)體運(yùn)動時，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動起來，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動。
電磁驅(qū)動的應(yīng)用
交流感應(yīng)電動機(jī)
例1、如圖所示是高頻焊接原理示意圖．線圈中通以高頻變化的電流時，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是
A．電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快
B．電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快
C．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小
D．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大
例2、如圖所示，閉合金屬銅環(huán)從高為h的曲面滾下，沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)閉合環(huán)初速度為零，不計(jì)摩擦，則
A．若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度小于h
B．若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度大于h
C．若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度等于h
D．若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度小于h
解析：若是勻強(qiáng)磁場，閉合環(huán)的磁通量不發(fā)生變化，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，環(huán)也就受不到磁場力，所以環(huán)仍保持機(jī)械能守恒，上升的高度等于h。若是非勻強(qiáng)磁場，閉合環(huán)的磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，環(huán)受到磁場力作用去阻礙環(huán)與磁場間的相對運(yùn)動，使環(huán)損失一部分機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化，所以環(huán)上升的高度小于h。因此答案D正確。
例3、如圖所示，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運(yùn)動，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運(yùn)動，則小球的材料可能是
A．鐵 B．木 C．銅 D．鋁
如圖4－7－2所示，一金屬球用絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，將金屬球拉離平衡位置并釋放，金屬球擺動過程中經(jīng)過有界的水平勻強(qiáng)磁場區(qū)域，A、B為該磁場的豎直邊界．若不計(jì)空氣阻力，則(　　)
類型一
電磁阻尼的分析
A．金屬球向右穿過磁場后，還能擺至原來的高度
B．在進(jìn)入和離開磁場時，金屬球中均有感應(yīng)電流
C．金屬球進(jìn)入磁場后離平衡位置越近速度越大，感應(yīng)電流也越大
D．金屬球最終將靜止在平衡位置
【解析】　如圖4－7－3所示，當(dāng)金屬球從1位置開始下落，進(jìn)入磁場時(即2和3位置)，由于金屬球內(nèi)磁通量發(fā)生變化，所以有感應(yīng)電流產(chǎn)生．同時，金屬球本身有內(nèi)阻，必然有能量的轉(zhuǎn)化，即有能量的損失．
圖4－7－3
1.如圖4－7－4所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度．兩個相同的磁性小球，同時從A、B管上端的管口無初速度釋放，穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面．下面對于兩管的描述可能正確的是(　　)
變式訓(xùn)練
圖4－7－4
A．A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的
B．A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的
C．A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的
D．A管是用膠木制成的，B管是用鋁制成的
位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個比螺線管長的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過，如圖4－7－5所示，在此過程中(　　)
類型二
電磁驅(qū)動的分析和應(yīng)用
圖4－7－5
A．磁鐵做勻速直線運(yùn)動
B．磁鐵做減速運(yùn)動
C．小車向右做加速運(yùn)動
D．小車先加速后減速
【思路點(diǎn)撥】　本題為電磁驅(qū)動，可由楞次定律判斷作用力的方向，再由牛頓第二定律判斷運(yùn)動情況．
光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖4－7－7所示，拋物線的方程是y＝x2，下半部處在一個水平方向的勻強(qiáng)磁場中，磁場的上邊界是y＝a的直線(圖中的虛線所示)，一個小金屬塊從拋物面上y＝b(b>a)處以速度v沿拋物面下滑，假設(shè)拋物面足夠長，小金屬塊沿拋物面下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總量是(　　)
類型三
電磁感應(yīng)中的能量問題
3.如圖4－7－8所示，光滑弧形軌道和一足夠長的光滑水平軌道相連，水平軌道上方有一足夠長的金屬桿，桿上掛有一光滑螺旋管A.在弧形軌道上高為h的地方，無初速釋放一磁鐵B(可視為質(zhì)點(diǎn))，B下滑至水平軌道時恰好沿螺旋管A的中心軸運(yùn)動，設(shè)A、B的質(zhì)量分別為M、m，若最終A、B速度分別為vA、vB.
變式訓(xùn)練
(1)螺旋管A將向哪個方向運(yùn)動？
(2)全過程中整個電路所消耗的電能．
答案：見解析

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