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(上课用)涡流电磁阻尼和电磁驱动.ppt

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动,复习回顾:,1,复习回顾:,“互感”和“自感”产生的感应电动势是动生电动势,还是感生电动势?,B,E,金属片,清华大学,:,涡流,2,一、涡流,1、定义:,块状金属,在变化的磁场中,,或,在磁场运动时,金属块内将产生,感应电流,。这种电流在金属块内,自成闭合回路,,很像水的旋涡,故叫,涡电流,,简称,涡流,。,注意:(1),涡流是在,整块,金属内产生的感应电流。,(2),涡流是,整块,导

2、体发生 的电磁感应现象,同 样遵守电磁感应定律。,2、如图所示,绝缘导线绕在金属块上,当通以交变电流时,磁通量不断变化,将产生涡流,由于金属块电阻小产生涡流很强,使铁芯发热浪费电能。,涡流,应用,涡流的利用,3,二,、涡流的利用,1、如图所示的高频感应炉,利用涡流的热效应来熔化金属。交流电的频率越高,金属熔炉中的感应电动势就越大,金属材料的电阻率越小,产生的涡流热效应就越强。,2、高频感应炉优点:,速度快,温度易控制,整个过程在真空中进行,能避免有害杂质混入被冶炼的金属中,适于冶炼特种合金和特种钢。,4,高频焊接机原理,:线圈中通以高频电流,内部焊接工件由于电磁感应产生感应电流,频率越高,产生

3、的感应电流越大。由于焊接缝处接触电阻很大,放出的热量很多,致使温度升高将金属熔化,焊接在一起。应用于焊接自行车车架。,二,、涡流的利用,5,生活中的电磁炉,也是利用电磁感应中的涡流的热效应来烧菜做饭的。,二,、涡流的利用,6,线圈,探雷器的长柄线圈中,通有变化的电流,在其周围就产生变化的磁场,埋在地下的金属物品,由于电磁感应而形成涡流,涡流的磁场反过来又作用于线圈,使仪器报警。,二,、涡流的利用,7,机场、车站及重要场所的安检门及工作人员手上的探测器,也是利用与探雷器类似的电磁感应原理使仪器报警,来探测进出人员身上携带的金属物品。,二,、涡流的利用,能量转化,8,能量转化:,伴随着涡流现象,其

4、他形式的能转化成电能,最终在金属块中转化为内能如果金属块放在变化的磁场中,则磁场能转化为电能,最终转化为内能;如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动,则由于克服安培力做功金属块的机械能转化为电能,最终转化为内能,涡流的防止,9,危害:,发热浪费能量。,变压器、电机的铁芯都不是整块金属,而是由许多相互绝缘的,电阻率很大,的薄硅钢片叠合而成的,以减少涡流和电能的损耗,同时避免破坏绝缘层。,减少涡流的方法:增大回路的电阻,。,三,、,涡流的防止,涡流,现象实验,电磁阻尼,电磁阻尼,10,交变电流,交变电流,怎样减少涡流损耗?,整块铁心,彼此绝缘的薄片,11,1、电磁阻尼现象:当导体在磁场中运动时,

5、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,这种现象称为电磁阻尼。,四,、,电磁阻尼,应用:,磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等,思考与讨论,12,思考与讨论,用手晃动微安表的表壳,发现指针来回振动后,会因超出刻度所标的偏转范围而卡住,而在车辆长途运输微安表时,都要用导线把微安表两个接线柱连在一起,这又是为什么?,微安表是一种高灵敏度,高精度电流表,表内的指针因振动会产生摇摆,剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或失灵等。故在运输中,用导线短路两接线柱,使内部表头线圈闭合产生磁阻,大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。,实验演示,视频,13,实验演示,电磁驱动现

6、象,电磁,驱动,14,2、应用:交流感应电动机,家用电度表,车内的速度计等。,1、电磁驱动:磁场相对于导体转动,在导体中产生感应电流,感应电流使导体受到安培力,安培力使导体跟着磁场转动,这种现象称为电磁驱动。,五,、,电磁,驱动,例与练,1,15,下列哪些措施是为了防止涡流的危害(),A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅,B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,C、变压器的铁芯不做成整块,而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成,D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层,例与练,1,CD,16,在,水平放置的光滑导轨上,沿导轨固定一个条形磁铁,如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的滑

7、块甲、乙、丙,使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动情况是(),A、都做匀速运动,B、甲做加速运动,C、乙做匀速运动,D、丙做匀速运动,例与练,2,BD,注意:铁磁化相吸,铝电磁感应产生涡流,故铁加速,铝减速,17,延时继电器,原理,:合上,S,时,电流恒定,,A,中线圈磁极上端为,N,极,吸住衔铁,D,,使,D,与触头,C,接通;当,S,断开时,电流减小,,B,线圈电磁感应,阻碍电流减小,产生顺时针电流,再吸住,D,一段时间后才使,D,与,C,断开。,电磁阻尼,使金属盘,磁铁和金属球快速停下,机械能转化为电能以热的形式散发到周围的空气中。,电磁感应的其他一些应用

8、v,v,动圈式话筒,话筒,就是利用电磁感应,把声音信号转变为电信号的装置。,磁带录音机,录音,:声音使话筒中产生随声音变化原感应电流,音频电流,经放大后,进入录音磁头的线圈中,在磁头的缝隙产生随音频电流变化的磁场,磁带在紧贴磁头缝隙运动,磁带上的磁粉层被磁化,从而录下声音的磁信号。,电磁流量计,圆管的正视图,左视图,1,、流量,Q,:单位时间内流过的液体的体积,。,2,、原理:流动液体切割磁感线,在,ab,两端形成电势差为,U,ab,=Bdv,可得流量,Q,为,Q=,d,2,v/4,即,Q=,dU,ab,/4B,超导材料由于它的抗磁性,已被应用于磁悬浮高速列车。如图是磁悬浮的原理,图中,P,

9、是圆柱形磁铁,,Q,是用高温超导材料制成的超导圆环,将,Q,水平放在磁铁,P,上,它就能在磁力作用下悬浮在磁铁,P,的上方空中。,(,1,)在,Q,放入磁场过程中,,Q,中有无感应电流?,(,2,)根据题中提供的信息,,Q,的,N,极指向如何?,(,3,)根据(,2,)的结论,,Q,中的电流方向如何?,(,4,)稳定后,感应电流消失吗?,磁悬浮的原理,N,P,Q,2、到1979年,磁悬浮列车已经创造517km/h的速度记录,每小时的能耗仅为飞机的1/3。,1,、中国:在上海,拥有一条时速超过,400km,的高速列车线,“,横空出世,”,从浦东机场到陆家嘴长达,40km,的磁悬浮示范线。,3,、

10、德国:拥有一条,31.5km,的载人磁悬浮专线。,4,、日本:,18.4km,的电动超导磁悬浮试验线也已建好,时速达,550km,。,磁悬浮列车,日光灯管,1,、灯丝的作用:,2,、灯管内充的汞蒸汽的作用:,给气体加热,并给气体加上高电压,在高压下导电发出紫外线,3,、灯管内壁涂的荧光粉的作用:,受到紫外线照射可发出可见光,镇流器,是自感系数很大的带铁芯的线圈,,作用:,启动时,产生瞬时高电压(达上千伏),帮助点燃;正常工作时的感抗降压限流(,40W,的灯管为,100,伏),保护灯管。,日光灯的工作原理,1,、日光灯的点燃过程:,闭合开关,电压加在启动器两极间,氖气放电发出辉光,产生的热量使,U,型动触片膨胀伸长,跟静触片接触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。,电路接通后,启动器中的氖气停止放电,,U,型片冷却收缩,两个触片分离,电路自动断开。,在电路突然断开的瞬间,由于镇流器电流急剧减小,会产生很高的自感电动势,方向与电源电动势方向相同,这个自感电动势与电源电压,加在一起,形成一个瞬时高压,,加在灯管中的气体开始放电,,于是日光灯成为电流的通路开,始发光。,

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