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電磁感的應(yīng)用

現(xiàn)象與思考渦電流電壓互感器電流互感器感應(yīng)圈電能表磁記錄電能表磁記錄現(xiàn)象與思考電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，對人類社會的進(jìn)步和發(fā)展具有十分重要的意義。隨著科技的進(jìn)步和現(xiàn)代化程度的提高，人們在生產(chǎn)和科研活動中越來越多地享受到電磁感應(yīng)的成果如磁懸浮列車（視頻10.4-1）。這節(jié)課，將介紹電磁感應(yīng)的幾種典型應(yīng)用。一、渦電流

1．定義如圖10.4-1所示，將整塊導(dǎo)體放入變化的磁場中，由于穿過導(dǎo)體的磁通量發(fā)生變化，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在導(dǎo)體內(nèi)自成閉合回路，其形狀像水中的漩渦，稱為渦電流，簡稱渦流。圖10.4-1渦電流（1）熱效應(yīng)

電磁灶如圖10.4-2所示，爐盤下的線圈中通入交流電，使?fàn)t盤的金屬中產(chǎn)生渦流，從而生熱。與傳統(tǒng)灶具不同，電磁灶的特點(diǎn)是鍋熱灶不熱。2.渦流的應(yīng)用圖10.4-2電磁灶

感應(yīng)爐高頻感應(yīng)爐（視頻10.4-2）是利用渦流的熱效應(yīng)冶煉金屬的，它使?fàn)t中的金屬產(chǎn)生渦流，自己熔化自己。（2）阻尼效應(yīng)如圖10.4-3，導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力而總是要阻礙導(dǎo)體的相對運(yùn)動現(xiàn)象，叫阻尼效應(yīng)。

電流表就是應(yīng)用了電磁阻尼效應(yīng)，如圖10.4-4表頭內(nèi)線圈中的鋁框在隨線圈擺動過程中產(chǎn)生渦流，渦流在磁場中受到制動力，鋁框在制動力作用下會迅速停止運(yùn)動。圖10.4-4磁電式儀表二、電壓互感器電壓互感器實(shí)際上就是一個降壓變壓器，它是測量交流高電壓的裝置，由繞在鐵心上的兩個線圈和低壓電壓表組成，如圖10.4-5所示。匝數(shù)多的線圈和被測電路并聯(lián)，匝數(shù)少的線圈和測量儀表組成回路。用儀表測出低壓端的感應(yīng)電壓U2，再乘以匝數(shù)比，就得到待測的高壓值，即圖10.4-5電壓互感器三、電流互感器電流互感器是測量交流大電流的裝置，它也有兩個繞在鐵心上的線圈，實(shí)際上是一個升壓變壓器。變壓器的低壓端和被測電流的導(dǎo)線串聯(lián)，高壓端和電流表組成回路，如圖10.4-6所示。電流表測出的不是輸電線中的大電流I1，而是高壓端的感應(yīng)電流I2

。測出I2再乘以匝數(shù)比，就可求得圖10.4-6電流互感器四、感應(yīng)圈

原理如圖10.4-8所示，感應(yīng)圈是在實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生高電壓的裝置。原、副線圈纏在同一個鐵心M上。與電源相連的原線圈導(dǎo)線粗、匝數(shù)（N1）少；副線圈導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)（N2）多，在線圈的兩個端點(diǎn)間有空氣間隙GS,當(dāng)原線圈電鉗形電流表（圖10.4-7）實(shí)際上就是一種電流互感器。圖10.4-7鉗形電流表圖10.4-8感應(yīng)圈路接通后，鐵心被磁化，吸引銜鐵M′,電路在P點(diǎn)被切斷，鐵心磁性消失，由于彈力又使彈簧片D與螺旋W接觸，電路重新接通。這樣，原線圈中的電流持續(xù)通、斷，快速變化。原線圈中電流的變化，引起副線圈中磁通量的變化，在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于電流變化劇烈，且N2>>N1，所以副線圈中的電動勢可高達(dá)幾萬甚至十幾萬伏。汽車發(fā)動時，就是利用感應(yīng)圈的高電壓產(chǎn)生火花放電，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的。五、電能表

原理如圖10.4-9所示，和負(fù)載并聯(lián)的電壓線圈匝數(shù)多而導(dǎo)線細(xì)，承受全部電源電壓。和負(fù)載串聯(lián)的電流線圈匝數(shù)少而導(dǎo)線粗，通過全部負(fù)載電流，由于電壓線圖10.4-9感應(yīng)式電能表電流線圈電源負(fù)載制動磁鐵電壓線圈鋁盤計數(shù)器圈和電流線圈分別產(chǎn)生的變化磁場，使通過鋁盤的磁通量發(fā)生變化，在鋁盤中引起渦流。渦流受到磁場力作用，使鋁盤加速轉(zhuǎn)動。由于制動磁鐵的阻尼作用使鋁盤做勻速轉(zhuǎn)動。鋁盤在一定時間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)和該時間內(nèi)的電能消耗成正比。因此計數(shù)器上的讀數(shù)可反映所消耗的電能。六、磁記錄

1．定義根據(jù)電磁感應(yīng)規(guī)律和鐵磁材料的特性，把轉(zhuǎn)變成電信號的信息記錄下來的過程，稱為磁記錄。

2．原理如圖10.4-10所示，首先經(jīng)話筒把聲音轉(zhuǎn)化成按聲音變化的電信號（稱音頻電流）。經(jīng)過放大的電信號，通過磁頭（一個具有微小縫隙的電磁圖10.4-10磁錄音原理信號電流NSSNSNNS磁帶鐵）上的線圈，鐵心被磁化，在縫隙處產(chǎn)生隨音頻電流變化的磁場。在磁帶緊貼縫隙移動的過程中，磁帶上的磁粉被磁化，它的剩磁就記錄了隨聲音變化的磁信號，完成了錄音過程。練習(xí)簡述