涡流、电磁阻尼和电磁驱动

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涡电流

根据麦克斯韦电磁场理论,当如右图所示的磁场变化时,导体中的自由电子就会在此电场力的作用下定向移动从而产生感应电流,这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线,我们把它叫涡电流。

涡电流的产生

涡流

变压器在工作时,除了在原、副线圈产生感应电动势外,变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。 一般来说,只要空间有变化的磁通量,其中的导体就会产生感应电流,我们把这种感应电流叫做涡流。

如图线圈接入220V交变电源,块状铁芯插入线圈中,让一名学生感知铁芯的变化。

现象:几分钟后学生感到铁芯变热。

解释:原来把块状的金属放在变化的磁场中或让它在磁场中运动时,金属块内将产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合电路,很像水的漩涡,因此叫做涡电流,简称涡流。

(1)金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻率小,则涡流很强,产生的热量也很多。

(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。由于整块金属的电阻通常很小,故涡流常常很大。

(3)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!

涡流的应用

1、真空冶炼炉,高频焊接

冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电,通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流,从而产生大量的热使金属熔化。

焊接原理:线圈中通以高频交流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,由于焊接缝处的接触电阻很大,放出的焦耳热很多,致使温度升得很高,将金属熔化,焊接在一起。

交变电流的频率越高,它产生的磁场的变化就越快,根据法拉第电磁感应定律,在待焊接工件中产生的感应电动势就越大,感应电流就越大.而放出的电热与电流的平方成正比,所以交变电流的频率越高焊接处放出的热量越多。

电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈,当通上交替变化极快的交流电时,在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场,磁感线穿过锅体,使锅底产生强涡流,当涡流受材料电阻的阻碍时,就放出大量的热量,将饭菜煮熟。

2、探雷器

探测地雷的探雷器是利用涡流工作的,士兵手持一个长柄线圈在地面上扫过,线圈中有变化的电流。如果地下埋着金属物品,金属中感应涡流,涡流的磁场反过来影响线圈中的电流,使仪器报警。

3、安检门

机场的安检门可以探测人身携带的金属物品,道理和探雷器是一样的。

涡流的危害

导体在产生涡流的过程中,涡流也会产生热量这样的话会造成很多的能源浪费,还可能烧坏电器!(例如在电动机和变压器里面)

铁芯的作用: 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。

减少涡流的途径

(1)增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。

(2)用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。

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。

电磁驱动

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。

涡流、电磁阻尼和电磁驱动

高中物理知识点总结

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