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1、4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动,1,思考与讨论,电动机和变压器的工作原理都跟电磁感应现象有关，内部都有铁芯结构，为什么电动机和变压器等的铁芯都不是整块金属，而是用许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成？,一、涡流,铁芯为什么会发热？,交流,B,交流电,一、涡流,1.当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流-涡流.,2.金属块中的涡流也要产生热量.,涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。,一、涡流,3.应用,(1)利用(热效应）,a.真空冶炼炉,b.电磁灶,兴趣小实验,铁锅,玻璃容器,给线圈通入变化的电流，铁锅中水温升高,电磁灶是一种利用电磁感应原理将电能
2、转换为热能的厨房电器.在电磁灶内部,由整流电路将50/60Hz的交流电压变成直流电压,再经过控制电路将直流电压转换成频率为20-40KHz的高频电压,高速变化的电流流过线圈会产生高速变化的磁场,当磁场内的磁感线通过金属器皿(导磁又导电材料)底部金属体内产生无数的小涡流,使器皿本身自行高速发热,然后再加热器皿内的东西。,电磁灶,(2)利用(磁效应）,安全检查报警器 乘坐飞机的乘客登机前都要接受安全检查图中是一种手持式安全检查报警器，一靠近金属体，它就会发出报警声这是为什么呢？原来，在报警器内有一线圈，线圈中通有高频电流，因此线圈周围有着高频的变化磁场当报警器靠近金属体时，线圈的磁场在金属体中感应
3、出涡电流，涡电流产生的磁场又会穿过线圈，改变线圈中的原磁场，使相关的电子线路产生报警声,(3)减少,线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的涡流使铁芯发热,浪费了能量,还可能损坏电器。,减少涡流的途径:,a.增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。,b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。,一、涡流,理由是：铁心用许多铁磁导体薄片（例如硅钢片）叠成，这些薄片被分开呈梯形状，表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。磁场穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，再由于这种薄片材料的电阻率大，这样就可以显著地减小涡流损耗。所以，交流电机
4、、电器中广泛采用叠片铁心。,二、电磁阻尼,当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动-电磁阻尼,二、电磁阻尼,应用：磁电式仪表，电器机车上的电磁制动，阻尼摆等。,三、电磁驱动,2、交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。,三、电磁驱动,1、如磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,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-电磁驱动。,线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。,四.电磁驱动和电磁阻尼的形成原因,当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，例如，线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，穿过线圈的磁通量为
5、零，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来从动力学的观点来看，线圈中产生的感应电流受到的安培力是使线圈转动起来的动力，对线圈而言是电磁驱动，而线圈对磁铁的作用力是对磁铁的转动起阻碍作用，对磁铁而言是电磁阻尼，因此，电磁驱动和电磁阻尼是矛盾的两个方面，不可分割。,五.电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系,区别：1.电磁阻尼是导体相对于磁场运动；安培力的方向与导体的运动方向相反，阻碍导体的运动。2.电磁驱动是磁场相对于导体运动；安培力的方向与磁场的运动方向相同，使导体随磁场运动。联系：两者都是电磁感应现象，安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。,课堂小结,课堂小结：生活物理生活,教学反思：学习与实践相结合学以致用，学习物理规律并利用它们来为生活、生产服务。,
