第七节涡流学案

第七节：《涡流、电磁阻尼、电磁驱动》学案 【学习目标】

（1）、知道涡流是如何产生的 （2）、知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流 （3）、通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因 （3）、利用理论联系实际的方法加深理解涡流 一、涡流定义

块状金属放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动，金属块内有感应电场产生，如果形成闭合回路，这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流，所以叫做涡电流。“涡电流”简称涡流。 二、涡流的热效应

当变压器的线圈中通过交变电流时，在铁芯内部有变化的磁场，因而产生感生电场，引起涡流。涡流在通过电阻时也要放出焦耳热。

1．利用：利用的热效应进行加热的方法称为感应加热。而涡流的大小和磁通量变化率成正比，磁场变化的频率越高，导体里的涡流也越大。实际上,一般使用高频交流电激发涡流。如：

A ．高频焊接：

线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流（涡电流）。由于焊缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起。我国生产的自行车架就是用这种方法焊接的。 B ．高频感应炉

高频感应炉利用涡流来熔化金属。图是冶炼金属的感应炉的示意图．冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通上高频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种合金和特种钢． C ．电磁炉

电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁力线通过铁质锅底时会产生无数的涡流使锅的本身自行高速发热，然后再作用于锅内食物。这种最新的加热方式，能减少热量传递的中间环节，可大大提升制热效率，比传统炉具（电炉、气炉）节省能源一半以上。

2．防止：导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。

变压器、电机铁芯中的涡流热效应不仅损耗能量，严重时还会使设备烧毁．为减少涡流，变压器、电机中的铁芯都是用很薄的硅钢片叠压而成。因为在导体中涡流的大小和电阻有关，电阻越大涡流越小。为了减小涡流造成的热损耗，电机和变压器的铁芯常采用多层彼此绝缘的硅钢片迭加而成(材料采用硅钢以增加电阻)。这些薄片表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。磁通穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，再由于这种薄片材料的电阻率大，这样就可以显著地减小涡流损耗。所以，交流电机、电器中广泛采用叠片铁心。 三、涡流的磁效应 1．电磁阻尼现象：

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。这种现象称为电磁阻尼。

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。此外，电气机车的电磁制动器也是根据这一效应制作的。 四、涡流的机械效应----电磁驱动

在磁场运动时带动导体一起运动，这种作用称为“电磁驱动”作用。当磁铁转动时，根据楞次定律此时在圆盘上将产生涡流，受到磁场的作用力将产生一个促使金属圆盘按磁场旋转方向发生转动的力矩。但是如果圆盘的转速达到了与磁场转速一样，则两者的相对速度为零，感应电流便不会产生，这时电磁驱动作用便消失。所以在电磁驱动作用下，金属圆盘的转速总要比磁铁或磁场的转速小，或者说两者的转速总是异步的。感应式异步电动机就是根据这个原理制成的。

电磁驱动作用可用来制造测量转速的电表，这类转速表常称为磁性式转速表。用磁性式转速表测量转速时，将被测机器的转轴通过连接器和传动机构与转速表中的永久磁铁的转轴相连，永久磁铁一般是由一块充以四个极的磁钢制成，这便形成一个旋转磁场。在永久磁铁的上方有一个金属圆盘，称为感应片。感应片与永久磁铁间有很小的气隙，两者互不接触。当永久磁铁随着机器的转轴旋转时，感应片上将产生涡流。这涡流又将受到这旋转磁场的作用力，结果感应片被驱动，从而沿永久磁铁的旋转方向运动。感应片的转动将带动与感应片转轴相连的弹簧，将其扭紧，从而产生弹性恢复转矩。最后，当感应片转过一定的角度，由电磁驱动作用产生的转矩刚巧与弹性恢复的转矩抵消时，便达到一个暂时平衡状态。由机器带动转动的永久磁铁转速越快，感应片受到的电磁驱动作用所产生的转矩越大，因而指针的偏转角度就越大。这样，便可通过指针的偏转角度来显示机器的转速。

方法点拨:

涡流是由于变化的磁场产生电场,这种电场称为涡旋电场，这时涡旋电场力可以在整块金属内部引起涡电流。因此涡流的大小取决于回路电阻和磁场变化率

涡流【限时训练1】

1如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则： （ ） A ．磁铁的振幅不变 B ．磁铁做阻尼振动

C ．线圈中有逐渐变弱的直流电

D ．线圈中逐渐变弱的交流电

2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

3．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

4．如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，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环以初速度v 从板的左端沿中线向右端滚动，则（ ） A ．铝环的滚动速度将越来越小 B ．铝环将保持匀速滚动

C ．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N 极或S 极

D ．铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变

5．如图所示，闭合金属环从曲面上 h 高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦

不计，曲面处在图示磁场中，则（ ） A ．若是匀强磁场，环滚上的高度小于 h B ．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h C ．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h D ．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h

6．如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上，条形磁铁

沿导轨以初速度v 0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过环过程中，做______运动．（选填“加速”、“匀速”或“减速”）

7、用丝线悬挂闭合金属环，悬于O 点，虚线左边有匀强磁场，右边没

有磁场。金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有向外

的匀强磁场，会有这种现象吗？

8、如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则：（ ）

A ．磁铁的振幅不变

B ．磁铁做阻尼振动

C ．线圈中有逐渐变弱的直流电

D ．线圈中逐渐变弱的交流电

9、如图所示为一光滑轨道，其中MN 部分为一段对称的圆弧，两侧的直导轨与圆弧相切，在MN

部分有如图所示的匀强磁场，有一较小的金属环如图放置在P 点，金属环由静止自由释放，经很多次来回运动后，下列判断正确的有（ ）

A 、金属环仍能上升到与P 等高处；

B 、金属环最终将静止在最低点；

C 、金属环上升的最大高度与MN 等高处；

D 、金属环上升的最大高度一直在变小。

10板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列

关于圆盘的说法中正确的是（ ） A.圆盘将逆时针转动 B.圆盘将顺时针转动 C.圆盘不会转动 D.无法确定圆盘是否会动

11.如图所示，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)，小球( )

A ．整个过程匀速

B ．进入磁场过程中球做减速，穿出过程球做加速

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

12．如图所示是称为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O 点轴在竖

直面内转动，一水平有界磁场垂直于金属薄片所在的平面．使摆从图中实线位置释放，摆很快就会停止摆动；若将摆改成梳齿状，还是从同一位置释放，摆会摆动较长的时间．试定性分析其原因．

涡流限时训练2

1.如图所示，一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落，空

气阻力不计，则圆环在运动过程中，下列说法正确的是()

A．圆环在磁铁的上方时，加速度小于g；圆环在磁铁的下方时，加速度大于g

B．圆环在磁铁的上方时，加速度小于g；圆环在磁铁的下方时，加速度小于g

C．圆环在磁铁的上方时，加速度大于g；圆环在磁铁的下方时，加速度等于g

D．圆环在磁铁的上方时，加速度大于g；圆环在磁铁的下方时，加速度小于g

2.如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，一铜环R沿螺线管的轴线加速下

落，在下落过程中，环面始终保持水平．铜环先后经过轴上1、2、3位置时的加速度

分别为a1、a2、a3.位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距，则()

A．a1

C．a1＝a3

3.高频焊接原理示意图如图4－7－18所示，线圈通以高频交流电，金属工件

的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采

用()

A．增大交变电流的电压

B．增大交变电流的频率

C．增大焊接缝的接触电阻

D．减小焊接缝的接触电阻

4.如图所示是电表中的指针和电磁阻器，

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

5.如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO′

轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触．当磁铁绕轴转动时，铜盘将()

A．以相同的转速与磁铁同向转动

B．以较小的转速与磁铁同向转动

C．以相同的转速与磁铁反向转动

D．静止不动

6.甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给以相同的初始角速

度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于

磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平

行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图4－7－21所示，当甲、乙

两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是()

A．甲环先停B．乙环先停

C．两环同时停下D．无法判断两环停止的先后顺序

7．如图所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近

两环时，两环的运动情况是()

A．同时向左运动，间距变大

B．同时向左运动，间距变小

C．同时向右运动，间距变小

D．同时向右运动，间距变大

8．一个半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环，用一根长

为L的绝缘细绳悬挂于O点，离O点下方

L

2处有一宽度为

L

4、垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图

所示．现使圆环从与悬点O等高位置A处由静止释放(细绳张直，忽略空气阻力)，摆动过程中金属

环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中金属环产生的热量是()

A．mgL B．mg(

L

2＋r)

C．mg(

3

4L＋r) D．mg(L＋2r)

9.如图4－7－24所示，质量为m＝100 g的铝环，用

细线悬挂起来，环中央距地面高度h＝0.8 m，有一质量

为M＝200 g的小磁铁(长度可忽略)，以10 m/s的水平速

度射入并穿过铝环，落地点距环原位置的水平距离为3.6 m，则磁铁与

铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看做平抛运动)：

(1)铝环向哪边偏斜？

(2)若铝环在磁铁穿过后速度为2 m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程

中，环中产生了多少电能？(g＝10 m/s2)

10.如图所示的圆形线圈质量m＝1 kg，电阻R＝0.6 Ω，半径r＝1 m，此线圈放在绝缘光滑的

水平面上，在y轴右侧有垂直于线圈平面、B＝0.5 T的匀强磁场．若线圈以初动能E0＝5 J沿x轴

方向进入磁场0.5 m，线圈中产生的电能Q＝3 J，求：

(1)此时电流环绕方向；

(2)此时线圈与磁场左边缘两交点间的电压；

(3)此时安培力的功率．

ANSYSMaxwell涡流场分析案例

1.训练后处理应用实例 本例中的涡流模型由一个电导率σ=106S/m，长度为100mm，横截面积为10×10m2的导体组成，导体通有幅值为100A、频率为60Hz、初始相位ф=120°的电流。 （一）启动M a x w e l l并建立电磁分析 1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS Electromagnetic→ANSYS Electromagnetic Suite 15.0→Windows 64-bit→Maxwell 3D命令，进入Maxwell软件界面。 2.选择菜单栏中File→Save命令，将文件保存名为“training_post” 3.选择菜单栏中Maxwell 3D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框 (1)Magnetic:eddy current (2)单击OK按钮 4.依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成m，并单 击OK按钮。 （二）建立模型和设置材料 1.依次单击Draw→Box命令，创建长方体 在绝对坐标栏中输入：X=-5，Y=-5，Z=0，并按Enter键 在相对坐标栏中输入：dX=5，dY=5，dZ=100，并按Enter键 单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：Cond 材料设置为conductor，电导率为σ=106S/m 2.依次单击Draw→Box命令，创建长方体 在绝对坐标栏中输入：X=55，Y=-10，Z=40，并按Enter键 在相对坐标栏中输入：dX=75，dY=10，dZ=60，并按Enter键 单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：aux 3.依次单击Draw→Line 在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键 在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=0，dZ=100，并按Enter键 名为line1 4.依次单击Draw→line，生成长方形 对角点为（20，-20，50）、（-20，20，50），名为line2 5.依次单击Draw→Region命令，弹出Region对话框，设置如下 :Pad individual directions （-100，-100，0）、（200，100，100） （三）指定边界条件和源 1.按f键，选择Cond与Region的交界面，依次单击菜单中的Maxwell 3D→Excitations→ Assign→Current命令，在对话框中填入以下内容： (1)Name:SourceIn (2)Value:100 A (3)Palse:120deg (4)单击OK按钮 2.按f键，选择Cond与Region的另一个交界面，依次单击菜单中的Maxwell 3D→ Excitations→Assign→Current命令，在对话框中填入以下内容： (5)Name:SourceIn (6)Value:100 A

高中物理第四章电磁感应第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动教学案新人教选修3-2

第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动 1.线圈中的电流变化时，线圈附近的导体中会产生 涡流，涡流会产生热量，因此在日常生活中，既 要防止有害涡流，又要利用有益涡流。 2．导体在磁场中运动，感应电流会使导体受到安 培力阻碍其运动，即为电磁阻尼。 3．磁场运动时，在磁场中的导体内会产生感应电 流，使导体受到安培力的作用而运动起来，即为 电磁驱动。 一、涡流 1．定义 由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。 2．特点 若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多。 3．应用 (1)涡流热效应：如真空冶炼炉、电磁炉(图4-7-1)。 图4-7-1 (2)涡流磁效应：如探雷器、安检门。 4．防止 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 (1)途径一：增大铁芯材料的电阻率。 (2)途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。 二、电磁阻尼和电磁驱动 1．电磁阻尼 (1)概念：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

阻碍导体运动的现象。 (2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到某位置，便于读数。 2．电磁驱动 (1)概念：磁场相对导体转动时，导体中产生感应电流，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的现象。 (2)应用：交流感应电动机。 1．自主思考——判一判 (1)涡流也是一种感应电流。(√) (2)导体中有涡流时，导体本身会产热。(√) (3)利用涡流制成的探雷器可以探出“石雷”。(×) (4)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。(√) (5)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化。(√) (6)电磁驱动时，被驱动的导体中有感应电流。(√) 2．合作探究——议一议 (1)块状金属在匀强磁场中运动时，能否产生涡流？ 提示：不能。块状金属在匀强磁场中运动时，穿过金属块的磁通量不变，所以金属块中不产生涡流。 (2)利用涡流加热时，为什么使用高频交流电源？ 提示：涡流就是感应电流，使用高频交流电源，能产生高频变化的磁场，磁场中导体内的磁通量的变化更迅速，产生的感应电流更大，加热效果更好。 (3)电磁灶的原理是什么？ 提示：电磁灶是利用涡流原理制成的。它利用交变电流通过线圈产生交变磁场，从而在铁质锅的底部产生无数强大的小涡流，使锅体迅速发热，然后加热锅内的食物。 对涡流的理解及应用 本质电磁感应现象 条件穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身可自行构成闭合回路特点整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大

涡流现象及其应用检测试题(含答案和解释)

涡流现象及其应用检测试题(含答案和解释) 1.7 涡流现象及其应用每课一练（粤教版选修3-2） 1．(双选)下列哪些仪器是利用涡流工作的( ) A．电磁炉 B．微波炉 C．金属探测器 D．电饭煲答案AC 2．(双选)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，这是为了( ) 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，以减小发热量答案BD 解析不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采取的措施． 3．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答案 A 解析涡流就是一种感应电流，同样是由于磁通量的变化产生的． 4．如图8所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)( ) 图8 A．做等幅振动 B．做阻尼振动 C．振幅不断增大D．无法判定答案 B 解析金属球在通电线圈产生的磁场中运动，金属球中产生涡流，故金属球要受到安培力作用，阻碍它的相对运动，做阻尼振动． 5．(双选)如图9所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( ) 图9 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答案AD 解析这是涡流的典 型应用之一．当指针摆动时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动．总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻尼作用．所以它能使指针很快地稳定下来． 6．如图10所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( ) 图10 A．先向左，后向右 B．先向左，后向右，再向左 C．一直向右 D．一直向左答案 D 解析根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去

六、自感现象涡流

涡流课后练习 1．自主思考——判一判 (1)涡流也是一种感应电流。(√) (2)导体中有涡流时，导体本身会产热。(√) (3)利用涡流制成的探雷器可以探出“石雷”。(×) (4)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。(√) (5)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化。(√) (6)电磁驱动时，被驱动的导体中有感应电流。(√) 2．下列做法中可能产生涡流的是() A．把金属块放在匀强磁场中 B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动 C．让金属块在匀强磁场中做变速运动 D．把金属块放在变化的磁场中 解析：选D涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化。而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误，把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确。 3．[多选]变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一整块硅钢，这是为了() 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．增大涡流，减小铁芯的发热量 D．减小涡流，减小铁芯的发热量 解析：选BD涡流的主要效应之一就是发热，而变压器的铁芯发热，是我们不希望出现的。所以不采用整块硅钢，而采用薄硅钢片叠压在一起，目的就是减小涡流，从而减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率。故B、D正确。 4．金属探测器已经广泛应用于安检场所，下列关于金属探测器的说法正确的是() A．金属探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中 B．金属探测器探测地雷时，探测器的线圈中产生涡流 C．金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流 D．探测过程中金属探测器与被测物体相对静止与相对运动的探测效果相同 解析：选C金属探测器只能探测金属，不能用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中，故A错误；金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，故B错误，C正确；探测过程中金属探测器应与被测物体相对运动，相对静止时无法得出探测效果，故D

ansoft Maxwell 涡流分析材料(英文)

Chapter 6.0 Chapter 6.0 –Eddy Current Examples 6.1 –Asymmetrical Conductor with a Hole

Example (Eddy Current) –Asymmetrical Conductor The Asymmetrical Conductor with a Hole This example is intended to show you how to create and analyze an Asymmetrical Conductor with a Hole using the Eddy Current solver in the Ansoft Maxwell 3D Design Environment. Coil (Copper) Stock (Aluminum)

Example (Eddy Current) –Asymmetrical Conductor Getting Started Launching Ansoft Maxwell 1.To access Ansoft Maxwell, click the Microsoft Start button, select Programs, and select the Ansoft > Maxwell 11program group. Maxwell 11. Setting Tool Options To set the tool options: Note: In order to follow the steps outlined in this example, verify that the following tool options are set: 1.Select the menu item Tools > Options > Maxwell Options 2.Maxwell Options Window: 1.Click the General Options tab Use Wizards for data entry when creating new boundaries: ; Checked Duplicate boundaries with geometry: ;Checked 2.Click the OK button 3.Select the menu item Tools > Options > 3D Modeler Options. 4.3D Modeler Options Window: 1.Click the Operation tab Automatically cover closed polylines: ;Checked 2.Click the Drawing tab Edit property of new primitives: ;Checked 3.Click the OK button

高中物理人教版选修3选修3-2第四章第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动(I)卷

高中物理人教版选修3选修3-2第四章第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动（I）卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共5题；共10分) 1. （2分） (2017高二下·鸠江期中) 下列说法正确的是（） A . 可用陶瓷容器盛放食物在电磁炉上加热 B . 电磁炉是利用电磁感应产生涡流原理制成的 C . 磁带录音机的工作过程与磁现象无关 D . 电脑硬盘不是用磁记录信息 【考点】 2. （2分） (2017高二上·海口期末) 电磁感应中下列说法正确的是（） A . 法拉第电磁感应定律公式是Q=I2Rt B . 高电压输电会增大导线上因发热而损失的电能 C . 电路中自感的作用是阻止电流的变化 D . 利用涡流的热效应可以制成一种新型的炉灶﹣﹣电磁炉 【考点】 3. （2分）下列说法中正确的是（） A . 光波不是电磁波 B . 电磁炉是利用涡流加热的 C . 用陶瓷器皿盛放食品可直接在电磁炉上加热

D . DVD光盘是利用磁粉记录信息的 【考点】 4. （2分）下列不属于涡流应用的是（） A . 雷达 B . 真空冶炼炉 C . 探雷器 D . 金属探测器 【考点】 5. （2分）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 【考点】 二、多项选择题 (共3题；共9分) 6. （3分）如图所示，一闭合小铜环用绝缘细线悬挂起来，铜环从图示位置静止释放，若不计空气阻力，则（）

2019第1章第7节涡流现象及其应用语文

第七节涡流现象及其应用 ．了解涡流加热，涡流制动， 1．涡流：整块导体内部因发生电磁感应而产生的感应电流． 2．影响涡流大小的因素：导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大． [再判断] 1．涡流有热效应，但没有磁效应．(×) 2．把金属块放在变化的磁场中可产生涡流．(√) 3．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流．(×) [后思考] 如图1-7-1所示，垂直金属圆环的一个匀强磁场在逐渐变化，金属圆环上能否产生感应电流？ 图1-7-1 【提示】有感应电流． [合作探讨] 如图1-7-2，将通有变化电流的导线绕在铁块上． 图1-7-2 探讨1：请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 【提示】有．变化的电流产生变化的磁场，根据楞次定律可知铁块中产生

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．探讨2：在上述过程中伴随着哪些能量转化？ 【提示】电能转化为磁场能，磁场能最终转化为内能． [核心点击] 1．涡流的产生 涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以等效成许许多多的闭合电路，当穿过这些闭合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流，即导体内部产生了涡流． 2．涡流的特点 (1)电流强：当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强． (2)功率大：根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大． 3．能量转化 伴随着涡流现象，常见以下两种能量转化． (1)如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能； (2)如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则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． 1．如图1-7-3所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中(环平面与磁场始终保持垂直)经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界．若不计空气阻力，则() 图1-7-3 A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度 B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 C．圆环进入磁场后，离最低点越近速度越大，感应电流也越大 D．圆环最终将静止在最低点

高中物理 人教版选修3-2 4.7 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 教学设计、教案

第七节涡流电磁阻尼和电磁驱动素养目标定位 1.了解涡流、电磁驱动和电磁阻尼． 2.理解涡流的成因及本质，理解电磁驱动和电磁阻尼的原理．(重点＋难点) 3．了解涡流、电磁驱动和电磁阻尼在生产、生活和科技中的应用．(重点) ,素养思维脉络 知识点1涡流 1．定义 在变化的磁场中的导体内产生的__感应电流__，就像水中的漩涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。 2．涡流的特点 若金属的电阻率小，涡流往往__很强__，产生的热量__很多__。 3．涡流的应用 (1)涡流热效应的应用：如__真空冶炼炉__。 (2)涡流磁效应的应用：如__探雷器__、__安检门__。 4．涡流的防止 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 (1)途径一：增大铁芯材料的__电阻率__。 (2)途径二：用相互绝缘的__硅钢片__叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。 知识点2电磁阻尼 1．概念 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。 2．应用 磁电式仪表中利用__电磁阻尼__使指针迅速停止摆动，便于读数。 知识点3电磁驱动 1．概念

磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到__安培力__的作用，__使导体运动__起来。 2．应用 交流感应电动机。 思考辨析 『判一判』 (1)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。(√) (2)涡流有热效应，但没有磁效应。(×) (3)电磁灶是在金属锅体中产生热效应，从而达到加热和烹饪食物的目的。(√) (4)制造变压器用的铁芯是利用了涡流。(×) (5)发生电磁驱动时，导体与磁场的速度应相同。(×) 『选一选』 (多选)如图所示，磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是(BC) A．防止涡流而设计的B．利用涡流而设计的 C．起电磁阻尼的作用D．起电磁驱动的作用 解析：线圈通电后在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，在铝框内产生涡流。涡流将阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用。铝相比其他金属电阻率小，产生的涡流大。另外，铝的密度小，相同大小的骨架惯性小，运动状态容易改变。故选项B、C正确。 『想一想』 金属探测器是一种专门用来探测金属的仪器(如图)，除了用于探测有金属外壳或金属部件的地雷之外，还可以用来探测隐蔽在墙壁内的电线、埋在地下的水管和电缆，甚至能够地下探宝，发现埋藏在地下的金属物体。你能说明其工作原理吗？

物理粤教选修3-2课后作业第1章-第7节涡流现象及其应用

1．(双选)(2013·宁德期末)在世博会期间，在入沪的交通路口，飞机场等设有安检门，利用涡流来探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通入交变电流．关于其工作原理，以下说法正确的是() A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流 B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流 C．线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流 D．金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流 【解析】地磁场很弱，一般金属物品不一定能被磁化，即使金属物品被磁化磁性也很弱，作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故A、B错误．安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使金属物品中产生涡流，故C正确．该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流．而线圈中交变电流的变化可以被检测到，故D正确，答案为C、D. 【答案】CD 2．(2012·湛江检测)如图1－7－5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过磁场的过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球() 图1－7－5 A．整个过程做匀速运动 B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动 C．整个过程都做减速运动 D．穿出时的速度一定小于初速度

【解析】小球的运动主要研究两个阶段．一是球进入磁场的过程，由于穿过小球的磁通量增加，在球内垂直磁场的平面上产生涡流，有电能产生．而小球在水平方向上又不受其他外力，所以产生的电能只能是由球的机械能转化而来，由能的转化与守恒可知，其速度减小；二是穿出磁场的过程，同理可知速度进一步减小，故选项D 正确． 【答案】 D 3．(2013·东莞检测)高频感应炉是用来熔化金属并对其进行冶炼的，如图1－7－6所示为高频感应炉的示意图，冶炼炉内装入被冶炼的金属，线圈中通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就会被熔化．这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适用于冶炼特种金属．该炉的加热原理是() 图1－7－6 A．利用线圈中电流产生的焦耳热 B．利用红外线 C．利用交变电流产生的交变磁场在炉内金属中产生涡流 D．利用交变电流的交变磁场所激发的电磁波 【解析】高频感应炉外绕有线圈，当线圈同大功率高频电源接通时，高频交变电流在线圈内激发出很强的高频交变磁场，这时放在炉内被冶炼的金属因电磁感应而产生涡流，释放出大量的热量，结果使自身熔化． 【答案】 C 4．如图1－7－7所示，一块长方体光滑铝板水平放在桌面上，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环以初速度v从铝板的左端沿中线向右端滚动，则()

涡流制冷原理

涡流制冷方式在工业领域的应用 Application of Vortex Cooling in Industry 作者：张王宗 单位：美国埃泰克气动技术国际公司中国办事处 Keywords: Expansion decalescence、Vortex、Temperature Separation Effects、Cold Fraction、Energy saver、Safety、High efficiency、Simpleness、 AiRTX (AirTX), Air Powered. Abstract: Vortex tube is an easily used refrigerating device. Powered by compressed air, it produces separate hot and cold air streams. Vortex tubes have found an extensive application in numerous industria l fields because of its consistent performance, easy application and maintenance, and no moving parts. 关键词：膨胀吸热、涡流、冷热分离效果、制冷系数、节能、安全、高效、简便、埃泰克摘要：涡流管是利用一种能够把压缩气体分离为冷热两股温度不同气流的简单装置。由于这种装置具有结构简单、工作稳定可靠、易于维修、无运动部件且温度变化范围大等优点，已被应用到许多工业领域。 引言：工业高温、多灰尘、多无线射频、多电磁辐射等恶劣环境的普遍存在，不同行业的工业的废气、尘埃、纤尘、腐蚀气体、易燃、易爆气体、电磁、无线射频对工业的动力、仪表控制系统设备的环境污染，钢铁厂加热炉、高炉炉顶，水泥厂回转窑窑头、篦冷机，热电厂燃烧炉，玻璃厂熔炼炉、油漆厂等特殊高温环境自动化电视监控系统，摄像机连续工作系统的运行。所有这些行业的敏感的仪表、电气类控制元器件都因为温度、等异常恶劣环境而失去其最佳运行效能，因此环境的改善就显得非常重要。 目前国内的工业设备制冷现状： 制冷方法共有蒸汽压缩式制冷，蒸汽吸收式制冷，蒸汽喷射式制冷，吸附式制冷，空气膨胀制冷、涡流管制冷等七种。各种制冷方法大体上可分为2类：1、输入功率制冷：如蒸汽压缩式制冷、热电制冷。2、输入热量制冷：如吸收式制冷，蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷，而这些制冷方式都有一定的优缺点和适用范围。 针对工业控制电气、仪表及其综合控制机柜的运行环境的改善，我国目前仍然沿用传统解决办法：

高二物理第三章《自感现象涡流》知识点

高二物理第三章《自感现象涡流》知识点 高二物理第三章《自感现象涡流》知识点 1、电磁炉原理： 电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的 磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。 电磁炉加热原理如图所示，灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板(结晶玻璃)，台面下边装有高频感应加热线圈(即励磁线圈)、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅。 其工作过程如下：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电 加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。 其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电 磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能 向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源。 概述 电磁炉按感应线圈中的电流频率分为低频和高频两大类，相比较高频电磁灶受热效率高，比较省电。 按样式分类，可以分以下三种。 台式电磁炉：分为单头和双头两种，具有摆放方便、可移动性强等优点。因为价格低较受欢迎。 埋入式电磁炉：是将整个电磁炉放入橱柜面内，然后在台面上挖个洞，使灶面与橱柜台面成一个平面。业内专家认为这种安装方法

只求美观，但不科学，很大一部分消费群体把电磁炉当做火锅，埋 入式炒菜并不方便。 嵌入式电磁炉：可适应不同锅具的需要，不再对锅具有特殊要求。 3、涡流，涡流，就是旋涡一样的电流。 高中是人生中的关键阶段，大家一定要好好把握高中，编辑老师为大家整理的高二物理第三章知识点，希望大家喜欢。

涡流的原理及应用

涡流的原理及应用 ●涡流的定义 当金属导体处在变化着的磁场中或在磁场中运动时，由于电磁感应作用而在整块金属导体内会产生感应电动势，由于导体自身存在电阻，在导体内部便会产生电流，这种电流在导体中的分布随着导体的表面形状和磁通的分布而不同，其路径往往有如水中的漩涡，因此称为涡流。 由于金属导体本身存在电阻，所以涡流在导体中将产生热量，所消耗的能量来源于使导体运动的机械功，或者建立在磁场变化的能量，因涡流而导致的能量损耗称为涡流损耗。涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。

●涡流的好处与害处 一般情况下，在实际应用过程中，都要避免涡流带来的能量损耗，比如电动机，变压器的线圈绕在铁芯上，当线圈中通过交变电流时，在铁芯中将产生涡流，涡流会使铁芯发热，不但消耗了能量，还有可能损毁电动机，因此应该想办法减小涡流，常见的措施有：增大铁芯材料的电阻率，常用表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物硅钢片，并且用许多硅钢片叠合而成，整块金属的电阻很小，涡流很强，采用叠钢片可以将涡流限制在狭窄的薄片之内，回路中的电动势较小，回路长度较长，电阻较大，因此涡流较小，因涡流造成的损失也就较小。 当然，也可以利用涡流做成一些感应加热的设备，最常见的就是电磁炉，首先经过转换装置使电流变为高频交流电，将其加在感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场，磁力线通过金属锅底时将产生强大的涡流，由于金属锅底的电阻存在，便会发生电能到磁能再到热能的转换，产生焦耳热，从而达到加热食品的目的。 ●涡流的应用——涡流检测 涡流在现实生活中的应用是十分广泛的，下面详细介绍涡流检测技术。利用电磁感应原理，用通过检测被检工件内感生涡流的变化无损的评定导电材料及其工件的某些性能，或发现缺陷的检测方法称为涡流检测。涡流检测是一种无损检测方法，是通过测量涡流传感器的

涡流检测基本原理

涡流检测基本原理 发布者：：IDEA 发布时间：：2009-10-23 10:50浏览次数：：76 涡流检测是许多NDT（无损检测）方法之一，它应用―电磁学‖基本理论作为导体检测的基础。涡流的产生源于一种叫做电磁感应的现象。当将交流电施加到导体，例如铜导线上时，磁场将在导体内和环绕导体的空间内产生磁场。涡流就是感应产生的电流，它在一个环路中流动。之所以叫做―涡流‖，是因为它与液体或气体环绕障碍物在环路中流动的形式是一样的。如果将一个导体放入该变化的磁场中，涡流将在那个导体中产生，而涡流也会产生自己的磁场，该磁场随着交流电流上升而扩张，随着交流电流减小而消隐。因此当导体表面或近表面出现缺陷或测量金属材料的一些性质发生变化时，将影响到涡流的强度和分布，从而我们就可以通过一起来检测涡流的变化情况，进而可以间接的知道道题内部缺陷的存在及金属性能是否发生了变化。 涡流作为一种NDT工具的一大优点是它能够做多种多样的检查和测量。在适当的环境下，涡流可以用于： 1、裂缝、缺陷检查 2、材料厚度测量 3、涂层厚度测量 4、材料的传导性测量 涡流检测的优越性主要包括： 1、对小裂纹和其它缺陷的敏感性 2、检测表面和近表面缺陷速度快，灵敏度高 3、检验结果是即时性的

4、设备接口性好 5、仅需要作很少的准备工作 6、测试探头不需要接触被测物 7、可检查形状尺寸复杂的导体 无损检测－声脉冲 发布者：：IDEA 发布时间：：2009-11-20 09:48浏览次数：：19 1．什么叫声脉冲？ 由一串声波所形成的脉冲。 2．简述声脉冲检测的原理。 当一串声波沿管子传播时，如果遇到管子存在开口、孔洞、鼓胀、凹陷、裂缝、内部腐蚀和沉积 等，就会有反射波返回发射端，由于声波的传播速度是固定的，通过计算机系统的处理，便可以准确地 得到管子发生异常的具体位置。 3．简述声脉冲检测的应用范围。 声脉冲快速检漏仪适用于有色金属、黑色金属和非金属管道的快速检漏。如电站高、低加，冷凝器 管，锅炉四管；化工厂的热交换管；酒楼大厦中央空调器管的在役检漏等，4．声脉冲检测的特性是什么？ ①在役管道高速检漏，可达每小时500～1000根管子； ②管子材质不限，铁磁非铁磁性或非金属管均宜； ③直管、弯管、缠绕管均宜； ④可快速发现存在于管子上的穿透性缺陷等； ⑤实时记录检测波形，便于下次检测时回放比较。 5．声脉冲检测仪器的技术特性有哪些？ □增益范围0 ~ 48dB , 步长0.5 dB □观察长度（2~50M）及管径（10 ~ 100MM）

涡流现象

《涡流现象及其应用》教学设计 广州市花都区实验中学物理科陈丽华 ★新课标要求 （一）知识与技能 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。 （二）过程与方法 培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。 （三）情感、态度与价值观 培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。 ★教学重点 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。 ★教学难点 电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。 ★教学方法 通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验 ★教学用具： 电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置（可拆变压器）、电磁阻尼演示装置（示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U形磁铁、能绕轴转动的铝框）。 ★教学过程 （一）引入新课 教师：出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？ 学生：它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。 教师：为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。 （二）进行新课 1、涡流 教师：［演示1］涡流生热实验。 在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2 mm的铁板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。 学生：铁板的温度比铁芯高。 教师：为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？ 学生：当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。 师生共同活动：分析涡流的产生过程。 分析：如图所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内， 若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场 激发出感生电场。导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在

涡流现象及其应用

第七节涡流现象及其应用 [学习目标]1.认识什么是涡流，理解涡流的成因及本质．(重点)2.了解涡流加热，涡流制动，涡流探测在生产、生活和科技中的应用．(重点)3.了解在生产、生活中避免或减少涡流的方法．(难点) 一、涡流现象 1．涡流：整块导体内部因发生电磁感应而产生的感应电流． 2．影响涡流大小的因素：导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大． 二、涡流现象的应用与防止 1．涡流的应用 (1)电磁灶：电磁灶是涡流现象在生活中的应用，采用了磁场感应涡流的加热原理． (2)感应加热：在感应炉中，有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈，其工作原理也是涡流加热． (3)涡流制动：当导体在磁场中运动时，会在导体中激起涡流，涡流与磁场相互作用产生一个动态阻尼力，从而提供制动力矩阻碍导体的运动． (4)涡流探测：通有交变电流的探测线圈，产生交变磁场，当靠近金属物时，在金属物中激起涡流，隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈中，改变通过探测线圈电流的大小和相位，从而探知金属物． 2．涡流的防止 (1)原理：缩小导体的体积，增大材料的电阻率． (2)事例：电机和变压器的铁芯用硅钢片叠压而成． (3)目的：减少电能损失．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)涡流有热效应，但没有磁效应．(×) (2)把金属块放在变化的磁场中可产生涡流．(√) (3)涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流．(×) (4)金属探测器是利用涡流现象．(√) (5)电表线圈用铝框作线圈骨架不是利用涡流现象．(×) 2．如图所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)() A．做等幅振动 B．做阻尼振动 C．振幅不断增大 D．无法判定 B[小球在通电线圈磁场中运动，小球中产生涡流，故小球要受到安培力作用阻碍它的相对运动，做阻尼振动，故振幅越来越小，A、C、D错误，B正确．] 3．下列做法中可能产生涡流的是() A．把金属块放在匀强磁场中 B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动 C．让金属块在匀强磁场中做变速运动 D．把金属块放在变化的磁场中 D[涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化．而A、B、C 中穿过金属块的磁通量不变化，所以A、B、C错误，把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确．]

涡流·电磁阻尼和电磁驱动

第七节涡流、电磁阻尼和电磁驱动 教学目标： （一）知识与技能 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。 （二）过程与方法 培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。 （三）情感、态度与价值观 培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。 教学重点： 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。 教学难点：电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。 教学方法：通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验 教学用具：电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置（可拆变压器）、电磁阻尼演示装置（示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U形磁铁、能绕轴转动的铝框）。 教学过程： （一）引入新课 出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？ 它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。 为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。 （二）进行新课 1、涡流 ［演示1］涡流生热实验。 在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2mm的铁 板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交

流电。几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。 为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？ 当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。 课件演示，涡流的产生过程，增强学生的感性认识。 因为铁板中的涡流很强，会产生大量的热。而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，涡流产生的热量也减少。 2、电磁阻尼 阅读教材30页上的“思考与讨论”，分组讨论，然后发表自己的见解。 导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，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。 ［演示2］电磁阻尼。 按照教材“做一做”中叙述的内容，演示电表指针在偏转过程 中受到的电磁阻尼现象。 ［演示3］如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到 某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。上述现象说明了什么？ 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和线圈靠近或离开，也就是磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，安培阻力相对较大，因而磁铁会很快停下来。 3、电磁驱动 ［演示4］电磁驱动。 演示教材31页的演示实验。引导学生观察并解释实验现象。 磁场相对于导体运动时，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，这种现象称为电磁驱动。 交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。简要介绍交流感应电动机的工作过程。 （三）实例探究

涡流制冷应用

气体涡流制冷原理及应用 摘要：涡流管是利用一种能够把压缩气体分离为冷热两股温度不同气流的简单装置。由于这种装置具有结构简单，占用空间小，无运动部件，造价低廉，操作、维修极为简单，运行可靠，寿命长等优点，已被应用到许多领域如气体液化、天然气和石油气纯化、仪表冷却和航空空调等。随着科学技术的日新月异，气体涡流制冷技术将会发挥越来越重要的作用。 关键词:涡流管、制冷原理、应用 The principle and application of refrigeration using a vortex tube Abstract: A vortex tube is a simple device which can separate the compressed gas into hot and cold airflow. Because the vortex tube has many advantages such as simple structure, little space occupation, no moving parts, low cost, easily operate and maintain, reliable operation, long life expectancy and so on, now it has been applied to many fields such as gas liquefaction, natural gas and petroleum gas purification, instrument cooling and air conditioning system in the airport. With the rapid development of science and technology, gas vortex refrigeration technology will play an increasingly important role. Keywords: vortex tube, refrigeration principle, application 1 引言 早在1931年, 法国工程师Ranque 就发现了漩涡气流处于中心部位的气流温度低而处于外缘部分的气流温度高的所谓的“涡流效应”。二次世界大战之后, 在物理学家Hilsh于1946年发表自己的研究成果以后,引发了一场研究气体涡流制冷的革命。人们常把专门产生涡流效应的设备多数管子称为涡流管。尽管涡流管的结构和操作非常简单，但其内部过程却极为复杂，它体现在能量分离机理尚不完全清楚，流动过程中所包含的动量传递和热量传递是如何进行的一直得不到令人满意的解释，因而，有人把涡流管效应称之为“一个非常奇妙而令人困惑的现象”。 但涡流管制冷具有设备简单, 维护方便, 使用灵活, 对气体纯度要求不高, 在可利用工业废气获得廉价压缩气体的场合, 使用涡流制冷将是方便和经济的。 2 涡流管 2.1 涡流管的结构 涡旋管是一个构造比较简单的管子，如图1所示，它主要是由喷嘴、涡流室、分离孔板及冷热两端的管子组成。气体经涡流

自感现象涡流学案

自感现象涡流学案 一、本课目标： 1、了解什么是自感现象集资干线相对电路的影响。 2、直到自感系数的概念，影响自感系数大小的因素。 3、了解自感想象和涡流的利用及其危害。 4、初步了解日光灯、电磁炉等家用电器的工作原理。 二、自主学习： 1、复习相关知识： ⑴电磁感应产生的条件：。 ⑵引起磁通量变化的因素都有：___________、___________、_____________。 ⑶复习课本56页实验：_____________引起了磁通量的变化。 2、自感现象： ⑴概念 ___________________________________________________________________________ ________________________________这种现象叫做自感现象_______________________ _________称为自感电动势。 ⑵自感现象对电路的影响： 实验1：电路图如图1所示，当闭合开关的瞬间 现象：______________________________________________________________。 原因：________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 实验2：电路图如图2所示，当断开开关的瞬间 现象：______________________________________________________________。 原因：________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 通过实验得到的结论：电路中自感现象的作用是：___________________________________ ______________________________________________________________________________。 3、自感系数： 【提问】：自感现象是电磁感应现象的一种，当通过线圈电流变化时，线圈会产生自感电动势，那么当电流的变化相同时，不同的线圈产生的感应电动势是否相同？