七涡流教案(1)7页

1
第七节 涡流
【知能准备】
1．涡流概念:
2．涡流产生原因:
3．涡流的利用与控制
(1)利用——
(2)控制——
4．电磁驱动原理:
【同步导学】
1. 疑难分析:
(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，从
而形成闭合回路，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．应用：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。我国产生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

2
电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡加流加
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是锅
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．控制：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
　...