高中物理老教材讲义：第4章 7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动.pdfVIP

7涡流、电磁阻尼和电磁驱动

[学习目标]1.了解涡流、电磁阻尼和电磁驱动.2.理解涡流的产生原因，理解电磁阻尼和电

磁驱动的原理.3.了解涡流、电磁阻尼、电磁驱动在生产和生活中的应用

一、涡流

1．涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，电流在

导体中组成闭合回路，就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流

2．涡流大小的决定因素：磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻

率越小，形成的涡流就越大

二、电磁阻尼

当导体在磁场中运动时，导体中产生的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

三、电磁驱动

若磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安

培力使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动

判断下列说法的正误

(1)涡流跟其他感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的(√)

(2)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热(×)

(3)涡流有热效应，但没有磁效应(×)

(4)在硅钢中不能产生涡流(×)

(5)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律(√)

(6)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化(√)

(7)电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生(×)

一、涡流

如图1所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？

答案有．变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发

生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流

图1

1产生涡流的两种情况

(1)块状金属放在变化的磁场中

(2)块状金属进出磁场或在变化的磁场中运动

2产生涡流时的能量转化

(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能

(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电

能，最终转化为内能

3涡流的应用与防止

(1)应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门等

(2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相

互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯

例1(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封

口环节中，如图2所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生

磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化

复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在待封容器的封口处，达到迅速封口的目的．下列有关说法

正确的是()

图2

A．封口材料可用普通塑料来代替铝箔

B．该封口机可用干电池作为电源以方便携带

C．封口过程中若温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决

D．该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器

答案CD

解析由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交

流电源，A、B错误；减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量，即控

制温度，C正确；封口材料应是金属类材料，但被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，

只能是玻璃、塑料等材质，D正确．

例2如图3所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯

水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是()

图3

A．恒定直流，小铁锅

B．恒定直流，玻璃杯

C．变化的电流，小铁锅

D．变化的电流，玻璃杯

答案C

二、电磁阻尼

弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁．将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时

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4所示)，

磁铁就会很快停下来，解释这个现象

图4

答案当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻

碍磁铁靠近或离开线