：4-7涡流、电磁阻尼和电磁驱动_LI

高中物理选修3-2

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思考与讨论

电动机和变压器的工作原理都 跟电磁感应现象有关，内部都有 铁芯结构，为什么电动机和变压 器等的铁芯都不是整块金属，而 是用许多相互绝缘的薄硅钢片叠 合而成？

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一、涡流(eddy current)1、定义：块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时,金 属块内产生的自成闭合回路的感应电流，叫涡电流，简称 涡流。 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。 3、如图所示，薄硅 钢片使涡流被限制在 狭窄的薄片之内，使 电阻增大，减弱涡流， 减小损失。且硅钢片 比普通钢片电阻率大， 其涡流损失只有普通 钢的1/5~1/4。

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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。

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二、涡流的利用 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。

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二、涡流的利用

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。

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二、涡流的利用

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。

线圈

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二、涡流的利用

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。

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三、涡流的防止

变压器和电动机的铁芯不采用整块金属，而是 由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成， 目的就是为了减弱铁芯中由于电磁感应而产生的涡 流的热效应，从而减少电能的损耗，同时避免破坏 绝缘层，对电器起到了保护的作用。

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思考与讨论

绕有线圈 的铝框

为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？电学测量仪器要求指针的摆动很快停下来，也是 利用了铝框中产生的涡流，从而通过磁场对这个涡流 的作用力阻碍它们的摆动，使指针能很快地指到示数 的位置上。

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四、电磁阻尼(eletromagnetic damping)

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。 2、应用：磁电式电表中 安装的使指针很快地停下 的铝框；电气机车内部可 使机车快速停下的电磁制 动器等

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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。

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五、电磁驱动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。 2、应用：交流感应电动机，家用电度表， 车内的速度计等。

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课堂练习1、下列哪些措施是为了防止涡流的危害 ( CD ) 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

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课堂练习2、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( BD ) 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 注意：铁磁化相吸，铝电磁感应产生涡流， 故铁加速，铝减速

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电磁感应的其他一些应用

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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。