第四章電磁感應(yīng)

第7節(jié)渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)

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知識(shí)解惑欄目鏈接安全檢查報(bào)警器乘坐飛機(jī)的乘客登機(jī)前都要接受安全檢查．圖中是一種手持式安全檢查報(bào)警器，一靠近金屬體，它就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲．這是為什么呢？

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知識(shí)解惑欄目鏈接原來(lái)，在報(bào)警器內(nèi)有一線圈，線圈中通有高頻電流，因此線圈周圍有著高頻的變化磁場(chǎng)．當(dāng)報(bào)警器靠近金屬體時(shí)，線圈的磁場(chǎng)在金屬體中感應(yīng)出渦電流，渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)又會(huì)穿過(guò)線圈，改變線圈中的原磁場(chǎng)，使相關(guān)的電子線路產(chǎn)生報(bào)警聲．

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知識(shí)解惑欄目鏈接1．當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，由于電磁感應(yīng)，線圈附近的任何導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生________，看起來(lái)像水中的漩渦，所以把它叫做________，簡(jiǎn)稱________．2．當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是____________，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼．3．如果磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流所受的安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)．這種作用稱為________．感應(yīng)電流渦電流渦流阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)電磁驅(qū)動(dòng)

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知識(shí)解惑欄目鏈接一、渦流1．定義：當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流在導(dǎo)體內(nèi)自成閉合回路，很像水的漩渦，把它叫做渦電流，簡(jiǎn)稱渦流．2．產(chǎn)生：把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中，或讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)都會(huì)產(chǎn)生渦流．渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵守電磁感應(yīng)定律．

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知識(shí)解惑欄目鏈接3．特點(diǎn)：電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路，整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強(qiáng)．4．利用：用來(lái)冶煉合金鋼的真空冶煉爐，爐外有線圈，線圈中通入反復(fù)變化的電流，爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)生渦流．渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化并達(dá)到很高的溫度．

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知識(shí)解惑欄目鏈接5．防止：電動(dòng)機(jī)、變壓器的線圈都繞在鐵芯上．我們要想辦法減小渦流．途徑之一是增大鐵芯材料的電阻率，常用的鐵芯材料是硅鋼，它的電阻率比較大．另一個(gè)途徑就是用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來(lái)代替整塊硅鋼鐵芯．例1如下圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場(chǎng)，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放，向右擺至最高點(diǎn)B，不考慮空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是(

)

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知識(shí)解惑欄目鏈接A．A、B兩點(diǎn)在同一水平線B．A點(diǎn)高于B點(diǎn)C．A點(diǎn)低于B點(diǎn)D．銅環(huán)將做等幅擺動(dòng)

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知識(shí)解惑欄目鏈接解析：銅環(huán)在進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)環(huán)的磁通量發(fā)生變化，則環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故應(yīng)損耗一定的機(jī)械能．所以A點(diǎn)高于B點(diǎn)．答案：B

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知識(shí)解惑欄目鏈接變式遷移1.右圖是利用高頻交流電焊接自行車零件的原理示意圖，其中外圈A是通高頻交變電流的線圈，B是自行車零件，a是待焊接口，焊接時(shí)接口兩端接觸在一起．當(dāng)A中通有交變電流時(shí)，B中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得接口處金屬熔化焊接起來(lái)．

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知識(shí)解惑欄目鏈接(1)試分析說(shuō)明，焊接的快慢與交變電流的頻率有什么關(guān)系？(2)試解釋說(shuō)明，為什么焊接過(guò)程中，接口a處被熔化而零件的其他部分并不很熱？變式遷移解析：(1)A中交變電流的頻率越高，B中磁通量的變化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)電流I越大，所以電流熱功率P＝I2R也越大，焊接得越快．(2)B中各處電流大小相等，但接口a處電阻大，電流熱功率大，而其他部分電阻小，電流熱功率小，所以接口a處已被熔化而零件其他部分并不很熱．答案：見解析

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知識(shí)解惑欄目鏈接二、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)1．電磁阻尼．當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼．說(shuō)明：電磁阻尼在實(shí)際中有很多應(yīng)用，課本上講的使電學(xué)儀表的指針很快地停下來(lái)，就是電磁阻尼作用．

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知識(shí)解惑欄目鏈接2．電磁驅(qū)動(dòng)．如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，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(dòng)起來(lái)，這種作用常常稱為電磁驅(qū)動(dòng)．如下圖所示，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)蹄形磁鐵時(shí)，線圈也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因就是電磁驅(qū)動(dòng)．

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知識(shí)解惑欄目鏈接電磁驅(qū)動(dòng)的原因分析：當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量就發(fā)生變化，例如，線圈處于圖中所示的初始狀態(tài)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零，蹄形磁鐵一轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量就增加了．根據(jù)楞次定律，此時(shí)線圈中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，因而線圈會(huì)跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)．例2(雙選)磁電式儀表的線圈通常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是(

)A．防止渦流B．利用渦流

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知識(shí)解惑欄目鏈接C．起電磁阻尼的作用D．起電磁驅(qū)動(dòng)的作用解析：線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，就是渦流．渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái)．所以，這樣做的目的是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作用．答案：BC

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知識(shí)解惑欄目鏈接變式遷移2．如右圖所示，讓一金屬圓盤接近磁鐵的兩極，但不接觸．使磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)．這種現(xiàn)象稱為“電磁驅(qū)動(dòng)”．請(qǐng)你說(shuō)明電磁驅(qū)動(dòng)的原理．

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知識(shí)解惑欄目鏈接解析：當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤上不同位置的磁通量發(fā)生變化，因而圓盤中會(huì)有渦流形成，該渦流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的變化，使圓盤隨著磁鐵一起轉(zhuǎn)，但圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度比磁鐵慢．答案：見解析

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知識(shí)解惑欄目鏈接3．(雙選)變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這是因?yàn)?

)A．增大渦流，提高變壓器的效率B．減小渦流，提高變壓器的效率C．增大鐵芯中的電阻，以產(chǎn)生更多的熱量D．大鐵芯中的電阻，以減小發(fā)熱量BD4．(雙選)位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個(gè)比螺線管長(zhǎng)的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過(guò)，如圖所示，在此過(guò)程中()A．磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．