3渦流、電磁阻尼和電磁驅動第二章電磁感應學習目標1.知道渦流是如何產生的。2.知道渦流的利與弊，以及如何利用和防止渦流。3.了解電磁阻尼和電磁驅動。一、電磁感應現象中的感生電場1.感生電場定義：麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發一種電場。這種電場與靜電場不同，它不是由電荷產生的，我們把它叫作感生電場。感生電場特點①變化的磁場周圍產生電場，與閉合電路是否存在無關。②感生電場是電場的一種形式，是客觀存在的一種物質。③感生電場是渦旋場，電場線閉合，靜電場電場線不閉合。④感生電場可以對帶電粒子做功，使其加速或偏轉。2.感生電場方向判斷感應電流的方向與正電荷移動的方向相同，感生電場的方向與正電荷受力的方向相同，因此，感生電場的方向與感應電流的方向相同，感生電場的方向可以用楞次定律和安培定則判定。如果此刻空間存在閉合導體，導體中的自由電荷就會在感生電場的作用下做定向運動，產生感應電流，也就是說導體中產生了感應電動勢。

3.感生電動勢功能：現代科學研究中常要用到高速電子，電子感應加速器就是利用感生電場使電子加速的設備。4.電子感應加速器(2)結構：如圖甲所示，上、下為電磁體的兩個磁極，磁極之間有一個環形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁體線圈中電流的大小、方向可以變化，產生的感生電場使電子加速。(3)原理：從圖甲中可以看到，磁場方向由下向上，如果從上向下看（圖乙），電子沿逆時針方向運動。電子帶負電，它在電場中受力的方向與電場方向相反。所以為使電子加速，產生的電場應沿順時針方向。根據楞次定律，為使真空室中產生順時針方向的感生電場，磁場應該由弱變強。也就是說，為使電子加速，電磁體線圈中的電流應該由小變大。如果環不斷增粗直到變成一圓盤又會發生什么現象？變成方盤呢？如果導體用整塊鐵代替，如圖所示，電流變化時，鐵塊中有感應電流嗎？如果有，它的形狀如何？想一想前面我們講過，根據麥克斯韋電磁場理論，當磁場變化時，導體中的自由電子就會在感生電場的作用下定向移動從而產生感應電流，這種感應電流是像旋渦一樣的閉合的曲線，我們把它叫渦電流，簡稱渦流。BE二、渦流一般來說，只要空間有變化的磁通量，其中的導體就會產生感應電流，我們把這種感應電流叫做渦流。渦流是在整塊金屬內產生的感應電流。渦流是整塊導體發生的電磁感應現象，同樣遵守電磁感應定律。金屬塊中的渦流也要產生熱量，如果金屬的電阻率小，則渦流很強，產生的熱量也很多。1.渦流應用（1）冶煉合金鋼冶煉金屬的高頻感應電爐就是利用高頻交流電，通過線圈使裝入冶煉爐內的金屬中產生很強的渦流，從而產生大量的熱使金屬熔化。抽真空優點：真空冶煉，防止空氣中雜質進入，可以冶煉高質量的合金。（2）電磁爐電磁爐的臺面下布滿了金屬導線纏繞的線圈，當通上交替變化極快的交流電時，在臺板與鐵鍋底之間產生強大的交變的磁場，磁感線穿過鍋體，使鍋底產生強渦流，當渦流受材料電阻的阻礙時，就放出大量的熱量，將飯菜煮熟。（3）探雷器、金屬探測器、安檢門這種探雷器可以用來探測金屬殼的地雷或有較大金屬零件的地雷。探測地雷的探雷器是利用渦流工作的，士兵手持一個長柄線圈在地面上掃過，線圈中有變化的電流。如果地下埋著金屬物品，金屬中感應渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報警。渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報警。2.渦流的危害3.減小渦流的途徑增大鐵芯電阻率：硅鋼相互絕緣的硅鋼片疊成鐵芯代替整塊硅鋼電動機、變壓器的線圈都纏繞在鐵芯上。線圈中通過變化的電流，鐵芯中會產生渦流，使鐵芯發熱，浪費了能量，還可能損害電器。鋼管實驗分析圖中線圈中感應電流的方向和所受安培力的方向，并研究安培力對線圈的運動有何影響?v當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導體的運動。當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導體的運動——電磁阻尼。應用：磁電式儀表、電氣機車的電磁制動、阻尼擺等。三、電磁阻尼磁式電流表為什么用鋁框做線圈骨架？1.假定儀表工作時指針向右轉動，鋁框中感應電流沿什么方向？2.鋁框由于轉動產生感應電流，鋁框會受安培力，安培力是沿什么方向的？3.安培力對鋁框的轉動產生什么影響？4.使用鋁框做線圈骨架有什么好處？想一想微安表的表頭在運輸時為何把兩個接線柱連在一起？內部有磁體，有線圈。

把接線柱連在一起，線圈在擺動的時候就產生感應電流，這個感應電流可以阻礙線圈的擺動，使指針迅速停止擺動，保護游絲，指針。四、電磁阻尼如圖所示，一個鋁框放在蹄形磁體的兩個磁極間，可以繞支點自由轉動。轉動磁體，觀察鋁框的運動。怎樣解釋鋁框的運動？應用：交流感應電動機就是利用電磁驅動的原理工作的。配置的三個線圈連接到三相電源上，就能產生類似上面演示實驗中的旋轉磁場，磁場中的導線框也就隨著轉動。就這樣，電動機把電能轉化成機械能。一種交流感應電動機的結構連接到三相電源時能產生旋轉的磁場定義：如磁場相對于導體轉動，在導體中會產生感應電流，感應電流使導體受到安培力的作用，安培力使導體運動起來——電磁驅動。電磁阻尼與電磁驅動的區別和聯系比較項目電磁阻尼電磁驅動不同點成因由于導體在磁場中運動而產生感應電流，從而使導體受到安培力由于磁場運動引起磁通量的變化而產生感應電流，從而使導體受到安培力效果安培力的方向與導體運動方向相反，阻礙導體運動導體受安培力的方向與導體運動方向相同，推動導體運動能量轉化導體克服安培力做功，其他形式能轉化為電能，最終轉化為內能由于電磁感應，磁場能轉化為電能，通過安培力做功，電能轉化為導體的機械能相同點兩者都是電磁感應現象，都遵循楞次定律，都是安培力阻礙引起感應電流的導體與磁場間的相對運動1.關于渦流，下列說法中正確是(

)A.渦流跟平時常見的感應電流一樣，都是因為穿過導體的磁通量變化而產生的B.渦流不是感應電流，而是一種區別于感應電流的特殊電流C.渦流有熱效應，但沒有磁效應D.在硅鋼中不能產生渦流A2.如圖所示是一種焊接方法的原理示意圖．將圓形待焊接金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以某種電流，待焊接工件中會產生感應電流，感應電流在焊縫處產生大量的熱量將焊縫兩邊的金屬熔化，待焊接工件就焊接在一起了。我國生產的自行車車輪圈就是用這種辦法焊接的。下列說法中正確的是(

)A．這種焊接方法的原理是電流的磁效應B．線圈中通入的交流電頻率越高，焊縫處溫度升高得越快C．線圈中的電流是很強的恒定電流D．待焊接工件中的感應電流方向與線圈中的電流方向總是相反B3.(多選)健身車上裝有金屬電磁阻尼飛輪，飛輪附近固定一電磁鐵，示意圖如圖所示，人在健身時帶動飛輪轉動．則(

)A．飛輪轉速越大，阻尼越大B．電磁鐵所接電壓越