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第二章
电 磁 感 应
2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动
在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗
一、电磁感应现象中的感生电场
1、麦克斯韦的解释
磁场
变化
激发
感生
电场
力
导体中
自由电荷
形成
感应
电流
静止电荷
激发
静电场
感生电动势
（非静电力）
产生
导体
闭合
2、感生电场应用实例---电子感应加速器
电子感应加速器:应用感生电场来加速电子的一种设备。
柱形电磁铁：产生变化的磁场；
环形真空管道：是电子运行的轨道
工作过程：
磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。
3、感生电场的特点
真空室
i
i
电子枪
真空室
B
i感
F洛
F洛
F洛
F洛
v
v
v
v
F
F
F
F
E感
E感
E感
E感
v0=0
真空室
B
i感
(2)感生电场的电场线是闭合的
E感
E感
E感
E感
E感
(1)感生电场位于与磁场垂直的平面上
俯视图
3、感生电场的特点
(2)感生电场的电场线是闭合的
(1)感生电场位于与磁场垂直的平面上
E感
B
E感
真空室
i感
B
(3)可根据楞次定律判断感生电场的方向
B感
增加
i
增大
增大
感生电场(涡旋电场) 感生电动势
方向:就是感生电流的方向，用楞次定律判断
电场线:是闭合曲线
由感生电场产生的感应电动势
感生电动势所对应的非静电力是感生电场对自由电荷的作用
感生电场是产生感生电动势的原因
变化的磁场在周围空间激发的电场
二、涡流
B
1.涡流的成因
线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，靠近它的导体内会产生漩涡状电流，叫做涡电流，简称涡流。
i
i
AC
2.涡流的热效应及其应用
当金属块的电阻比较小时，形成的涡流的电流强度就会很大，进而产生大量的焦耳热。
r 较小
I 较大
Q 很大
①涡流冶炼的优点：
加热快、能耗少、易控温、无杂质
②电磁炉的原理
AC
电阻率低
B
具铁磁性
3.涡流的热效应的危害与防止
变压器
电动机
I入
I出
Q
危害：
浪费电能
、烧坏仪器
防止（减少涡流的途径）：
①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢。
②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
4.涡流的磁效应及其应用
报警器
变化电流
一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向。安培力对线圈的运动有什么影响
磁电式仪表的线圈常常用铝框骨架、把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上。假定仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流沿什么方向 由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培カ。安培力是沿什么方向的 安培力对铝框的转动产生什么影响
铝框
F安
（阻碍导体的运动）
＋
I
F安
F安
（阻碍铝框的转动）
I
三、电磁阻尼
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。
铝框
应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等
取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把微安表的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同 怎样解释这种差别 为什么灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起
用导线把正负两个接线柱连在一起，构成一个闭合回路。这样如果它的指针摆动，就会在线圈中产生感应电流，接着出现电磁阻尼的现象，使指针很快的停止运动就不容易折断。
如图所示，一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极间，可以绕支点自由转动。转动磁体，观察铝框的运动。怎样解释铝框的运动
B
N
S
N
S
B
I
F
F
旋转U型磁铁时穿过铝框的磁通量发生变化，铝框中产生感应电流，使铝框受到安培力的作用，最终驱动铝框随磁场一起运动。
如果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。
应用：感应电动机。
情景 对导体的作用 表现 原因 能量观
v
F
v
F
导体在磁场中运动
磁铁相对导体运动
阻尼
驱动
阻碍相对运动
阻碍磁通量变化
电磁阻尼和电磁驱动
导体的机械能转化为电能
磁体的机械能转化为导体的机械能
1、如图，真空冶炼炉、扼流圈、动圈式扬声器和磁电式电流表都有导线绕制的线圈，关于这四种器件的说法正确的是（　　）
A. 真空冶炼炉线圈中应通高压低频交流电
B. 电流越大，扼流圈对电流的阻碍作用越明显
C. 除了磁电式电流表外，其余三种器件的工作原理都是电磁感应
D. 动圈式扬声器和磁电式电流表都是利用通电线圈受安培力进行工作
D
2、如图所示，一狭长的铜片能绕O点在纸面平面内摆动，有界的磁场其方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动 . 如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？
解析:没有开长缝的铜片绕O点在纸面内摆动时，由于磁场有圆形边界，通过铜片的磁通量会发生变化，在铜片内产生较大的涡流，涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很快就停止摆动。如果在铜片上开有多条长缝时，就可以把涡流限制在缝与缝之间的铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片就可以摆动较多的次数。
3、如图所示，电阻为R、质量为m的矩形导线框ABCD自某一高度自由落下，通过一有界的匀强磁场。若线框恰好以恒定速度通过磁场，在不计空气阻力的情况下，线框中产生的焦耳热是多少？已知AB、CD边长均为l，AD、BC边长均为h，磁场区域宽度为h。
Q＝2mgh

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