1、磁場、電磁感應(yīng)的應(yīng)用磁場、電磁感應(yīng)的應(yīng)用莊秋艷(2)盧超穎(47)磁浮火車磁浮火車變壓器變壓器直流電鈴直流電鈴磁浮火車磁浮火車磁浮火車的特點(diǎn)磁浮火車的特點(diǎn) 磁浮列車速度快，在1000公里至1500公里的距離範(fàn)圍內(nèi)可與航空器競爭； 耗能低，在500公里小時(shí)速度下能耗僅為飛機(jī)的13，汽車的70%； 由於不存在車輪和鐵軌接觸的問題，因此震動小，舒適性好，維修也少； 一般採用電力驅(qū)動，無有害氣體排放，沒有環(huán)境污染或污染很小。 什麼是磁浮火車什麼是磁浮火車? 磁浮火車是利用磁力使火車懸浮於路軌之上。但是，利用一般的磁鐵並不能把火車穩(wěn)定地浮起。要是你將兩塊磁鐵的北極相對，你會發(fā)現(xiàn)無法使一塊磁鐵穩(wěn)定地浮在另

2、一塊上 (如圖)。所以，要把火車浮起並不如想像中般簡單。 (無法使一塊磁鐵穩(wěn)定地浮在另一塊磁鐵上) 磁浮火車是如何浮起來的磁浮火車是如何浮起來的 目前，磁浮火車還在試驗(yàn)階段。德國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)名為 Transrapid 的系統(tǒng)，利用了電磁力懸浮法把火車浮起 (如圖)。在這個(gè)系統(tǒng)中，火車的底部包著一條導(dǎo)軌，在火車底部起落架的電磁鐵向著導(dǎo)軌，磁力使火車懸浮在導(dǎo)軌之上約一厘米，即使在靜止的時(shí)候，火車仍然保持浮起。其他導(dǎo)引磁鐵則能使火車在行使時(shí)保持穩(wěn)定。 (Transrapid 系統(tǒng)的原理) 怎樣利用電動力懸浮法怎樣利用電動力懸浮法 日本的科學(xué)家則利用了電動力懸浮法把火車浮起。利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)磁

3、鐵在導(dǎo)體附近移動，導(dǎo)體內(nèi)的磁場會因而改變 (如圖)，並感應(yīng)出電流。感應(yīng)電流又能產(chǎn)生磁場，根據(jù)楞次定律，這樣產(chǎn)生出來的磁場總是阻礙引起這個(gè)感應(yīng)的改變。電動力懸浮法應(yīng)用了電磁感應(yīng)的原理。 磁浮火車的原理磁浮火車的原理圖(a)顯示了這種磁浮火車的原理。火車在導(dǎo)槽內(nèi)行走，槽的兩邊安有一系列 8 字形的線圈。當(dāng)一輛列車快速駛過時(shí)，車兩邊的超導(dǎo)磁鐵便會在線圈上感應(yīng)出電流。巧妙的是，超導(dǎo)磁鐵在 8 字形的線圈中心以下經(jīng)過，因此 8 字形線圈下半部的磁通量改變比上半部大，感應(yīng)出如圖(b)所示的電流，產(chǎn)生磁力。8 字形線圈下半部的磁極與超導(dǎo)磁鐵的磁極相同，上半部則與之相反，結(jié)果是這兩部分的線圈對超導(dǎo)磁鐵產(chǎn)生的磁

4、力，都有一個(gè)向上的分力，把列車懸浮起來。由於8 字形線圈只有在超導(dǎo)磁鐵運(yùn)動時(shí)才能感應(yīng)出電流並產(chǎn)生磁性，因此當(dāng)火車靜止的時(shí)候，便不能浮起。所以，火車在啟動時(shí)會首先靠輪子來滑行，直到產(chǎn)生的磁力足以承托火車的重量，才將輪子收起來，就好像飛機(jī)起飛一樣。 電動力懸浮法的技術(shù) 怎樣推動磁浮火車怎樣推動磁浮火車? 移動的列車帶同超導(dǎo)磁鐵在導(dǎo)槽兩邊的線圈感應(yīng)出電流，根據(jù)這些訊息，系統(tǒng)便會把交流電輸入導(dǎo)槽兩邊的推進(jìn)線圈，產(chǎn)生南北梅花間竹的磁極 (如圖)，對超導(dǎo)磁鐵造成拉力和推力，使列車加速。 磁浮火車的優(yōu)、缺點(diǎn)磁浮火車的優(yōu)、缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 1.懸浮在路軌上行駛，免除了火車與路軌之懸浮在路軌上行駛，免除了火車與路

5、軌之 間的磨擦間的磨擦 2.能以高速飛馳。估計(jì)未來的磁浮火車能以高達(dá) 500 km/h 的速度行駛，比現(xiàn)在最快的火車速度要高一倍。 3.駕駛途中非常寧靜。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 建造導(dǎo)軌的費(fèi)用昂貴。磁浮火車只能在這些導(dǎo)建造導(dǎo)軌的費(fèi)用昂貴。磁浮火車只能在這些導(dǎo)軌上走，大大限制了它的發(fā)展。估計(jì)未來的鐵軌上走，大大限制了它的發(fā)展。估計(jì)未來的鐵路發(fā)展，仍會以傳統(tǒng)火車為主。路發(fā)展，仍會以傳統(tǒng)火車為主。 世界上第一條商用的磁浮鐵路將於世界上第一條商用的磁浮鐵路將於 2003 年於年於中國面世。這個(gè)計(jì)劃耗資中國面世。這個(gè)計(jì)劃耗資 26 億元人民幣。億元人民幣。 返回返回變壓器變壓器變壓器原理變壓器原理 變壓器是一種利用

6、電磁原理把能量從一個(gè)電路轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電路，而不需活動零件的電力設(shè)備。 主要用途是轉(zhuǎn)變電壓。在電力運(yùn)輸之中，變壓器擔(dān)當(dāng)重要的角色。 變壓器主要結(jié)構(gòu)變壓器主要結(jié)構(gòu) 由兩組匝數(shù)不同的線圈，纏繞同一軟鐵芯而成。 原線圈： 接受輸入電流的線圈 副線圈： 輸出電流的線圈 變壓器變壓器1(組成組成) 原線圈: 接上一個(gè)電池組和一個(gè)開關(guān). 副線圈: 接駁到一個(gè)電流計(jì) (如圖)變壓器變壓器2(接通開關(guān)時(shí)接通開關(guān)時(shí)) 當(dāng)我們接通開關(guān)時(shí)，電流計(jì)會有瞬間偏轉(zhuǎn)。磁場的變化率很高，所以副線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。變壓器變壓器3 (保持接通時(shí)保持接通時(shí)) 如果開關(guān)保持接通，電流計(jì)不會再有偏轉(zhuǎn)。雖然磁場仍存在，但是磁場沒有變化，

7、所以副線圈不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。變壓器變壓器4(開關(guān)斷路時(shí)開關(guān)斷路時(shí)) 當(dāng)開關(guān)斷路時(shí),電流計(jì)會瞬間向相反方向偏轉(zhuǎn)。磁場的變化率仍然很大，所以副線圈的感應(yīng)電流會以相反方向流動。小結(jié)小結(jié) 變壓器變壓器(1-4)這個(gè)效應(yīng)叫個(gè)互感。這個(gè)效應(yīng)叫個(gè)互感。 即使兩個(gè)電路不是直接相通，但只即使兩個(gè)電路不是直接相通，但只要電流不是穩(wěn)定電流，都可以輸送要電流不是穩(wěn)定電流，都可以輸送電流電流變壓器變壓器 我們將原線圈接駁到一個(gè)交流電源以保持一個(gè)不穏定的電流，而副線圈接上一個(gè)燈泡。因?yàn)楦本€圈不斷感應(yīng)產(chǎn)生電流，所以燈泡會發(fā)光。這個(gè)裝置叫做變壓器。變壓器變壓器 原線圈和副線圈的電壓關(guān)系是： 原副線圈的電壓比等於它們的匝數(shù)比。

8、 我們可以用這種裝置將交流電壓變成任何需要的電壓。這就是家居使用交流電源而非直流電源的原因。 變壓器無法完成的工作變壓器無法完成的工作 把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，或把交流電轉(zhuǎn)換為直流電 變更直流電的電壓或電流 變更交流電的頻率 把單相電流轉(zhuǎn)為多相電流 變壓器種類變壓器種類種類匝數(shù)電動勢(E)電流 (i)電流使用目的降壓變壓器N1N2e1e2i1i2為了安全升壓變壓器N1N2e1e2i1i2減少能量耗損 返回返回直流電鈴直流電鈴 電鈴電路圖電鈴電路圖按鈕按下後，電路會接通，有電流流經(jīng)螺絲管。根據(jù)螺絲管的右手握拳定則，圖中 P 位置是磁北極， Q 位置是磁南極。 電鈴的工作原理電鈴的工作原理 按鈕按下後，電路會接通，電磁鐵會產(chǎn)生磁場拉動鈴錘敲響鈴鐺，同時(shí)電路中的接觸點(diǎn)會斷開，磁場會消失，彈簧會將鈴鎚拉回原位。這時(shí)，接觸點(diǎn)又接通，電磁鐵又重新產(chǎn)生磁場拉動鈴鎚。只要按鈕保持按下，以上過程會不斷重複。 補(bǔ)充補(bǔ)充電鈴的工