涡流电磁阻尼和电磁驱动课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动,4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动,1,一、涡流(,eddy current,),1、涡流的定义：,块状金属在变化的磁场中，或在磁场运动时，金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫,涡电流,，简称,涡流,。,一、涡流(eddy current)1、涡流的定义：,2,2、涡流的利用：,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。,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。,2、涡流的利用：如图所示的高频感应炉，利用涡流的热效应来,3,高频焊接机,：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。,2、涡流的利用：,高频焊接机：线圈中通以高频电流，内部焊接工件由于电磁感应产,4,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。,2、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,5,生活中的物理：电磁灶的工作原理,电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生,强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强,涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热,量，将饭菜煮熟。,生活中的物理：电磁灶的工作原理 电磁灶的台面下布,6,探雷器、探测器、安检门,2、涡流的利用：,探雷器、探测器、安检门2、涡流的利用：,7,线圈,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。,2、涡流的利用：,线圈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,8,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。,2、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,9,门框,交流电,报警电路,线圈,安检门,门框 交流电报警电路线圈安检门,10,如图2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。,如图1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、涡流的防止：,减少涡流的途径:,、增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。,、用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。,如图2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,11,3、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。,3、涡流的防止：变压器和电动机的铁芯不采用整块金,12,涡流电磁阻尼和电磁驱动课件,13,思考与讨论,为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？,绕有线圈的铝框,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。,思考与讨论为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？绕有线圈的,14,二.,涡流的机械效应-电磁阻尼,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。,把铜板做成的摆放到电磁铁的磁场中，当电磁铁未通电时，摆要往复多次，摆才能停止下来如果电磁铁通电，磁场在摆动的铜板中产生涡流。涡流受磁场作用力的方向与摆动方向相反，因而增大了摆的阻尼，摆很快就能停止下来。,二.涡流的机械效应-电磁阻尼1、电磁阻尼现象：当导体,15,2、应用：,电磁仪表中的电磁阻尼器,就是根据涡流磁效应制作的，在磁电式测量仪表中，常把使指针偏转的线圈绕在闭合铝框上，当测量电流流过线圈时，铝框随线圈指针一起在磁场中转动，这时铝框内产生的涡流将受到磁场作用力，抑止指针的摆动，使指针较快地稳定在指示位置上,；,二.,涡流的机械效应-电磁阻尼,电气机车的电磁制动器,可使机车快速停下,也是根据这一效应制作的。,2、应用：二.涡流的机械效应-电磁阻尼电气机车的电磁,16,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。,思考与讨论 用手晃动微安表的表壳，发现指针来回振动后,17,2、应用：,交流感应电动机,，,家用电度表,，,车内的速度计,等。,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。,三.涡流的机械效应-,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。1、电,18,1、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（）,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,CD,课堂练习,1、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（）C,19,2、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(),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,BD,课堂练习,注意：铁磁化相吸，故铁加速；,铝电磁感应产生涡流，故铝减速,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,20,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。,四、电磁感应的其他一些应用,v,v,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,21,动圈式话筒,话筒,就是利用,电磁感应,，把声音信号转变为电信号的装置。,动圈式话筒 话筒就是利用电磁感应，把声音信号转变为电信,22,磁带录音机,录音,：,声音使话筒中产生随声音变化原感应电流音频电流，经放大后，进入录音磁头的线圈中，在磁头的缝隙产生随音频电流变化的磁场，磁带在紧贴磁头缝隙运动，磁带上的磁粉层被磁化，从而录下声音的磁信号。即利用了,电流的磁效应,。,磁带录音机 录音：声音使话筒中产生随声音变化原感应电流,23,延时继电器,原理,：,合上S时，电流恒定，A中线圈磁极上端为N极，吸住衔铁D，使D与触头C接通；当S断开时，电流减小，B线圈电磁感应，阻碍电流减小，产生顺时针电流，再吸住D一段时间后才使D与C断开。,延时继电器原理：合上S时，电流恒定，A中线圈磁极上端为N极，,24,电磁流量计,圆管的正视图,左视图,1、,流量Q,：单位时间内流过的液体的体积。,2、,原理,：流动液体切割磁感线，在ab两端形成电势差为,U,ab,=Bdv,可得流量Q为,Q=,(d/2),2,v,取单位时间t=1,即,Q=,dU,ab,/4B,电磁流量计圆管的正视图左视图1、流量Q：单位时间内流过的液体,25,日光灯的构造,日光灯的构造,26,日光灯管,1、灯丝的作用：,2、灯管内充的汞蒸汽的作用：,给气体加热，并给气体加上高电压,在高压下导电发出紫外线,3、灯管内壁涂的荧光粉的作用：,受到紫外线照射可发出可见光,日光灯管1、灯丝的作用：2、灯管内充的汞蒸汽的作用：给气体加,27,镇流器,镇流器,是自感系数很大的带铁芯的线圈。,作用：,启动时，产生瞬时高电压（达上千伏），帮助点燃；正常工作时的感抗降压限流（40W的灯管为100伏），保护灯管。,镇流器镇流器是自感系数很大的带铁芯的线圈。,28,启动器,作用,：自动开关，可用普通开关或短绝缘导线代替。正常工作时不起作用，可以去掉。,受热易膨胀,防止动、静片分离时产生火花，烧毁触点,若自感电压过高，电容将击穿，不能实现断电自感,启动器 作用：自动开关，可用普通开关或短绝缘导线代替。,29,日光灯的工作原理,1、日光灯的点燃过程：,闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出辉光，产生的热量使U型动触片膨胀伸长，跟静触片接触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。,电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。,在电路突然断开的瞬间，,由于镇流器电流急剧减小，,会产生很高的自感电动势，,方向与电源电动势方向相同，,这个自感电动势与电源电压,加在一起，形成一个瞬时高,压，加在灯管中的气体开始,放电，于是日光灯成,为电流的通路开始发光。,日光灯的工作原理1、日光灯的点燃过程：闭合开关，电压加在,30,2、日光灯正常发光：,日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化的，这时的镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光。,日光灯的工作原理,2、日光灯正常发光：日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇流器,31,如果把永磁体圆片置于超导体上方，靠近超导体时，下方的超导体如同一块和上方的永磁体同极相对的磁铁一样，使永磁体受到向上的斥力。当斥力和重力平衡时，永磁体便悬浮在超导体上方某一高度不动了。,与此相似，若在车辆底部安装超导磁体，在轨道两旁埋设一系列闭合铝环，整个列车由埋在底下的线性同步电动机来驱动。运行时，列车凌空浮起，使车与轨道间的摩擦减为零。,磁悬浮的原理,如果把永磁体圆片置于超导体上方，靠近超导体时，下方的超,32,2、到1979年，磁悬浮列车已经创造517km/h的速度记录，每小时的能耗仅为飞机的1/3。,1、中国：在上海，拥有一条时速超过400km的高速列车线“横空出世”从浦东机场到陆家嘴长达40km的磁悬浮示范线。,3、德国：拥有一条31.5km的载人磁悬浮专线。,4、日本：18.4km的电动超导磁悬浮试验线也已建好，时速达550km。,磁悬浮列车,2、到1979年，磁悬浮列车已经创造517km/h的速度记录,33,