第7節(jié) 渦流 電磁阻尼和電磁驅(qū)動

第四章電磁感應(yīng)

第7節(jié)渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動

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

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知識解惑欄目鏈接原來，在報警器內(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．當(dāng)報警器靠近金屬體時，線圈的磁場在金屬體中感應(yīng)出渦電流，渦電流產(chǎn)生的磁場又會穿過線圈，改變線圈中的原磁場，使相關(guān)的電子線路產(chǎn)生報警聲．

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知識解惑欄目鏈接1．當(dāng)線圈中的電流隨時間變化時，由于電磁感應(yīng)，線圈附近的任何導(dǎo)體中會產(chǎn)生________，看起來像水中的漩渦，所以把它叫做________，簡稱________．2．當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時，感應(yīng)電流會使導(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．如果磁場相對導(dǎo)體運動，導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流所受的安培力使導(dǎo)體運動起來．這種作用稱為________．感應(yīng)電流渦電流渦流阻礙導(dǎo)體的運動電磁驅(qū)動

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知識解惑欄目鏈接一、渦流1．定義：當(dāng)線圈中的電流隨時間變化時，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會產(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，簡稱渦流．2．產(chǎn)生：把金屬塊放在變化的磁場中，或讓它在磁場中運動時，金屬塊內(nèi)都會產(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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知識解惑欄目鏈接3．特點：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．4．利用：用來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到很高的溫度．

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知識解惑欄目鏈接5．防止：電動機、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．另一個途徑就是用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯．例1如下圖所示，在O點正下方有一個具有理想邊界的磁場，銅環(huán)在A點由靜止釋放，向右擺至最高點B，不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是(

)

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

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知識解惑欄目鏈接解析：銅環(huán)在進入和穿出磁場的過程中，穿過環(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)損耗一定的機械能．所以A點高于B點．答案：B

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知識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，焊接時接口兩端接觸在一起．當(dāng)A中通有交變電流時，B中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得接口處金屬熔化焊接起來．

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知識解惑欄目鏈接(1)試分析說明，焊接的快慢與交變電流的頻率有什么關(guān)系？(2)試解釋說明，為什么焊接過程中，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)電動勢越大，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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知識解惑欄目鏈接二、電磁阻尼和電磁驅(qū)動1．電磁阻尼．當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼．說明：電磁阻尼在實際中有很多應(yīng)用，課本上講的使電學(xué)儀表的指針很快地停下來，就是電磁阻尼作用．

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知識解惑欄目鏈接2．電磁驅(qū)動．如果磁場相對于導(dǎo)體運動，在導(dǎo)體中會產(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)體運動起來，這種作用常常稱為電磁驅(qū)動．如下圖所示，當(dāng)轉(zhuǎn)動蹄形磁鐵時，線圈也跟著轉(zhuǎn)動起來，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因就是電磁驅(qū)動．

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知識解惑欄目鏈接電磁驅(qū)動的原因分析：當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量就發(fā)生變化，例如，線圈處于圖中所示的初始狀態(tài)時，穿過線圈的磁通量為零，蹄形磁鐵一轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量就增加了．根據(jù)楞次定律，此時線圈中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，因而線圈會跟著一起轉(zhuǎn)動起來．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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知識解惑欄目鏈接C．起電磁阻尼的作用D．起電磁驅(qū)動的作用解析：線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動，鋁框隨之轉(zhuǎn)動，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，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來．所以，這樣做的目的是利用渦流來起電磁阻尼的作用．答案：BC

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知識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，圓盤也會跟著轉(zhuǎn)動．這種現(xiàn)象稱為“電磁驅(qū)動”．請你說明電磁驅(qū)動的原理．

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

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知識解惑欄目鏈接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，這是因為(

)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，一個比螺線管長的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過，如圖所示，在此過程中()A．磁鐵做勻速直線運動B．