DOC《第四章 电磁感应》

第四章 电磁感应 4.

7涡流 电磁阻尼和电磁驱动 【教学目标】 1.知道涡流是如何产生的. 2.知道涡流对我们有不利和有利的两方面,以及如何利用和防止. 3.知道电磁阻尼和电磁驱动. 重点:1.涡流的概念及其应用. 2.电磁阻尼和电磁驱动的实例分析. 难点:电磁阻尼和电磁驱动的实例分析. 【自主预习】 1.涡流概念:

2、涡流的防止和利用 (1).用来冶炼合金钢的真空_炉外有_线圈中通入_电流,炉内的金属中产生_涡流产生的_使金属熔化并达到很高的温度. (2).利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在_中进行,这样就能防止_进入金属,可以冶炼高质量的_ (3).探测地雷的探雷器是利用涡流工作的,士兵手持一个长柄线圈从地面扫过,线圈中_有的电流.如果地下埋着_金属中会感应出_涡流的_又会反过来影响线圈中的_使仪器报警.

3、电磁阻尼: 4.电磁驱动: 【典型例题】

一、涡流的利用 【例1】 如图4-7-3所示是高频焊接原理示意图.线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流通过焊缝处产生大量热量,将金属熔化,把工件焊接在一起,而工件其它部分发热很少,以下说法正确的是( ) A.交流电的频率越高,焊缝处的温度升高得越快 B.交流电的频率越低,焊缝处的温度升高得越快 C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大

二、电磁驱动 【例2】 如图4-7-4所示,蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd,磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动,当磁铁按图示方向绕OO′轴转动,线圈的运动情况是( ) A.俯视,线圈顺时针转动,转速与磁铁相同 B.俯视,线圈逆时针转动,转速与磁铁相同 C.线圈与磁铁转动方向相同,但转速小于磁铁的转速 D.线圈静止不动

三、电磁阻尼的应用 【例3】如图所示,abcd是一闭合的小金属线框,用一根绝缘的细杆挂在固定点O,使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域,磁感线方向跟线框平面垂直,若悬点摩擦和空气阻力不计,则( ) A.线框进入或离开磁场区域时,都产生感应电流,而且电流的方向相反 B.线框进入磁场区域后,越靠近OO′线时速度越大,因而产生的感应电流也越大 C.线框开始摆动后,摆角会越来越小,摆角小到某一值后将不再减小 D.线框摆动过程中,机械能完全转化为线框电路中的电能

四、电磁感应问题的综合应用 【例4】如图2所示,一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r,其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上,并与之密接;

棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻(图中未画出);

导轨置于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨所在平面.开始时,给导体棒一个平行于导轨的初速度v0.在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中,通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流强度I保持恒定.导体棒一直在磁场中运动.若不计导轨电阻,求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率. 【课后练习】 1.下列关于涡流的说法中正确的是( ) A.涡流跟平时常见的感应电流一样,都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的 B.涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流 C.涡流有热效应,但没有磁效应 D.在硅钢中不能产生涡流 2.如图4-7-5所示,在O点正下方有一个具有理想边界的方形磁场,铜球在A点由静止释放,向右摆到最高点B,不考虑空气及摩擦阻力,则下列说法正确的是( ) A.A、B两点在同一水平面上 B.A点高于B点C.A点低于B点D.铜球将做等幅摆动 3.如图4-7-6所示,在光滑绝缘水平面上,有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场,则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径),则小球( ) A.整个过程匀速运动 B.进入磁场过程中球做减速运动,穿出过程做加速运动 C.整个过程都做匀减速运动 D.穿出时的速度一定小于初速度 4.下列现象属电磁阻尼的是_属电磁驱动的是_ A.磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做 B.微安表的表头在运输时要把两接线框短接 C.自制金属地雷探测器 D.交流感应电动机 E.当图4-7-7中B变大时,a、b在固定光滑导轨上滑动 5.变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的,而不是采用一整块硅钢,这是因为( ) A.增大涡流,提高变压器的效率 B.减小涡流,提高变压器的效率 C.增大铁芯中的电阻,以产生更多的热量 D.增大铁芯中的电阻,以减小发热量 6.在水平放置的光滑导轨上,沿导轨固定一个条形磁铁,如图3所示.现有铜、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.各滑块在未接触磁铁前的运动情况将是( ) A.都做匀速运动 B.甲、乙做加速运动 C.甲、乙做减速运动 D.乙、丙做匀速运动 7.某磁场磁感线如图4所示,有铜盘自图示A位置落至B位置,在下落过程中,自上向下看,线圈中的涡流方向是( ) A.始终顺时针 B.始终逆时针 C.先顺时针再逆时针 D.先逆时针再顺时针 8.如图5所示是电表中的指针和电磁阻尼器,下列说法中正确的是( ) A.2是磁铁,在1中产生涡流 B.1是磁铁,在2中产生涡流 C.该装置的作用是使指针能够转动 D.该装置的作用是使指针能很快地稳定 9.如图6所示,一块长方形光滑铝板A1水平放在桌面上,铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁,一质量分布均匀的闭合铝球以初速度v从板的左端沿中线向铝板的右端滚动,则( ) A.铝球的滚动速度将越来越小 B.铝球将保持匀速滚动 C.铝球的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极D.铝球的运动速率不变,但运动方向发生改变 10.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的,如图7所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图,炉内放入被冶炼的金属,线圈通入高频交变电流,这时被治炼的金属就能被熔化,这种冶炼方法速度快,温度易控制,并能避免有害杂质混入被炼金属中,因此适于冶炼特种金属.该炉的加热原理是( ) A.利用线圈中电流产生的焦耳热 B.利用线圈中电流产生的磁场 C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流 D.给线圈通电的同时,给炉内金属也通了电 11.弹簧上端固定,下端悬挂一根磁铁.将磁铁托到某一高度后放开,磁铁能振动较长一段时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈,使磁铁上下振动时穿过它(如图8所示),磁铁就会很快停下来.解释这个现象,并说明此现象中的能量转化情况.