(上课用)涡流电磁阻尼和电磁驱动.ppt

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，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,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,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,、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。,