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(共21张PPT)
2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
电磁感应现象中的感生电场
感生电场的理解：
(1)变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关。
(2)感生电场的电场线是闭合的。
(3)感生电场的方向与感应电流方向一致，可根据楞次定律和安培定则判断。
(4)感生电场位于与变化磁场垂直的平面上。
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涡流
涡流热效应的应用：
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？
涡流
涡流热效应的应用：
涡流磁效应的应用：
涡流
机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人身携带的金属物品，道理是一样的。
涡流的防止：
涡流
电磁阻尼
如图2.3-7所示，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做骨架，把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上（图2.3-8）。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，铝框要受到安培力。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？
电磁阻尼
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（图 2.3 9），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？
电磁阻尼
电磁驱动
如图所示，当顺时针或逆时针转动蹄形磁体时线圈怎样转动？使线圈转动起来的动力是什么？
电磁驱动
电磁驱动
交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。配置的三个线圈连接到三相电源上，就能产生类似上面演示实验中的旋转磁场，磁场中的导线框也就随着转动。就这样，电动机把电能转化成机械能。
练习与应用
练习与应用
1.有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁体的两极放在铜盘的边缘，但并不与铜盘接触，铜盘就能在较短的时间内停止。分析这个现象产生的原因。
铜盘转动时切割磁感线，铜盘内部产生涡流；根据楞次定律，磁场对涡流的安培力阻碍铜盘转动（电磁阻尼），所以铜盘会快速停下。
练习与应用
2.如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁体。将磁体托起到某一高度后放开，磁体能上下振动较长时间才停下来。如果在磁体下端放一个固定的闭合线圈，使磁极上下振动时穿过它，磁体就会很快地停下来。分析这个现象的产生原因，并说明此现象中能量转化的情况。
1.现象原因：磁体上下振动时，穿过闭合线圈的磁通量反复变化，线圈产生感应电流；感应电流的磁场阻碍磁体振动，磁体快速停止。
2.能量转化：磁体的机械能 → 线圈电能 → 线圈内能（发热）。
练习与应用
3.在科技馆中常看到这样的表演：一根长1m左右的空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。根据一般经验，小圆柱自由下落1m左右的时间不会超过0.5s，但把小圆柱从上端放入管中后，过了许久它才从铝管下端落出。小圆柱在管内运动时，没有感觉到它跟铝管内壁发生摩擦，把小圆柱靠着铝管，也不见它们相互吸引。是什么原因使小圆柱在铝管中缓慢下落呢？如果换用一条有裂缝的铝管，圆柱在铝管中的下落就变快了。这又是为什么？
1.完整铝管：磁铁下落时，铝管管壁各处磁通量变化，管壁形成环形涡流；涡流产生向上的安培力阻碍磁铁下落（电磁阻尼），下落缓慢。
2.带裂缝铝管：裂缝切断涡流闭合回路，无法形成明显涡流，几乎无阻尼阻力，磁铁近似自由下落，速度变快。
练习与应用
4.人造卫星绕地球运行时，轨道各处的地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有感应电流。分析这一现象中的能量转化情形。它对卫星的运动可能产生怎样的影响？
1.能量转化：卫星绕地切割地磁场，金属外壳产生涡流，卫星的机械能 → 外壳电能 → 内能。
2.运动影响：机械能持续损耗，卫星运行速度减小，万有引力大于所需向心力，轨道半径不断减小，卫星缓慢向地球坠落。
练习与应用
5.如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁体。请通过分析形成以下结论：条形磁体沿水平方向移动时，金属圆环将受到水平方向运动的驱动力，驱动力的方向跟条形磁体运动的方向相同。
以磁铁向右移动为例：
1.磁铁右移，穿过金属圆环的磁通量减小；由楞次定律，圆环感应电流的磁场会阻碍磁通量减少，即圆环要跟随磁铁向右运动，减小二者相对距离。
2.感应电流在磁铁磁场中受安培力，安培力方向与磁铁移动方向一致，该力就是驱动圆环运动的动力。
本质：楞次定律 “来拒去留”，磁场相对导体运动，导体受同向驱动力，属于电磁驱动。
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