浅谈涡电流及其应用

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涡电流应用

涡电流应用

涡电流应用涡电流(Eddy Current)是由法国物理学家莱昂·傅科(Léon Foucault)于1851年发现的一种电磁现象。

当导体在变化的磁场中运动,或者变化的磁场与导体相互作用时,会在导体中产生闭合的感应电流,这些电流在导体内部形成旋涡状,因此被称为涡电流。

涡电流的应用广泛,以下是一些主要的应用领域:1. 无损检测:涡电流无损检测技术是一种非接触式的检测方法,可以检测金属材料中的缺陷、裂纹等。

这种方法对于飞机、桥梁、压力容器等关键结构的健康监测非常重要。

2. 加热和冶炼:涡电流可以产生大量的热量,因此被用于金属材料的加热和冶炼过程。

例如,高频电炉就是利用涡电流原理来加热金属。

3. 电磁阻尼:涡电流可以在金属板中产生阻尼效应,这种效应被用于制造电动阻尼器,如磁电式电表中的阻尼装置或电气机车中的电磁制动器。

4. 电磁驱动:涡电流的机械效应也被用于电磁驱动装置,如感应式异步电动机的工作原理。

5. 能量损耗:在变压器等设备中,涡电流会导致能量的损耗,这种损耗通常是不希望的,因此在设计中会尽量减少涡电流的产生。

6. 磁悬浮:涡电流的原理也被用于磁悬浮技术,如磁悬浮列车(Maglev)的工作原理。

7. 生物医学应用:涡电流技术在生物医学领域也有应用,如用于脑部刺激治疗癫痫等疾病。

8. 风洞实验:在风洞实验中,涡电流技术可以用来测量飞行器表面的气流特性。

9. 火灾探测:涡电流传感器可以用于探测火灾,因为火焰的热量变化会引起周围空气的涡流。

10. 涡流传感器:涡流传感器可以用于测量流速、液位、温度等物理量,广泛应用于工业自动化控制领域。

涡电流的应用非常广泛,其原理和技术的发展为各行各业提供了许多高效的解决方案。

涡电流的原理及应用

涡电流的原理及应用

涡电流的原理及应用1. 原理涡电流(eddy current)是一种磁性材料中的电流。

当一个导体材料遭遇到变化的磁场时,会在其内部产生闭合电流环,这就是涡电流。

涡电流的产生是由于磁感线在导体中的磁通量发生变化,从而诱导出电流。

涡电流产生的原理基于法拉第电磁感应定律和楞次定律。

根据法拉第电磁感应定律,磁场发生变化时,会在导体中产生感应电动势。

而根据楞次定律,产生的感应电流会反向抵消磁场变化的原因。

涡电流的产生会导致一些能量的损耗,并且产生局部加热效应。

涡电流的大小和方向会受到材料的导电率、磁场的变化率以及导体的几何形状等因素的影响。

2. 应用涡电流具有广泛的应用领域,以下列举了几个常见的应用:2.1 无损检测涡电流的非接触性和敏感性使其成为无损检测的重要工具。

通过测量涡电流的变化,可以检测材料中的缺陷、裂纹和变形等问题。

这些信息有助于判断材料的健康程度并进行相应的维修和更换。

涡流探头是无损检测中常用的工具,通常由线圈制成。

当探头接近材料表面时,磁场的变化会引起涡电流的产生。

通过测量涡电流的强度和变化,可以判断材料的表面缺陷情况。

2.2 感应加热涡电流的局部加热效应使其在感应加热方面得到广泛应用。

利用涡电流产生的局部加热效应,可以实现对材料的快速加热。

这种加热方式可以节约能源和提高加热效率。

在工业领域中,感应加热常用于熔化金属、焊接、淬火和热处理等工艺。

2.3 回收利用涡电流在回收利用中起到了重要的作用。

通过利用涡电流的非接触性和敏感性,可以对复杂的物品进行回收利用。

例如,在废旧金属回收中,可以利用涡电流技术将不同种类的金属进行分离和分类。

2.4 电磁制动涡电流也可以用于电磁制动技术中。

在电磁制动中,通过产生涡电流来制动运动物体。

这一技术常用于高速列车和电动车辆中,可以实现快速制动和能量回收。

结论涡电流作为一种磁性材料中的电流,具有广泛的应用领域。

它的产生原理基于法拉第电磁感应定律和楞次定律,通过变化的磁场诱导出导体内的闭合电流环。

实际应用涡电流原理的例子

实际应用涡电流原理的例子

实际应用涡电流原理的例子涡电流原理简介涡电流是在导体中产生的一种环形电流,它由磁场变化引起。

涡电流会对导体和周围环境产生一定的影响,因此在实际应用中具有广泛的应用。

本文将介绍涡电流的基本原理,并提供一些实际应用涡电流的例子。

涡电流的基本原理涡电流的产生是基于法拉第电磁感应定律。

当导体所处的磁场发生变化时,导体中会产生涡电流来抵消这种变化。

涡电流的产生会消耗能量,并产生热量。

涡电流的大小与磁场变化的速度、导体的电导率、导体形状和磁场方向等因素有关。

实际应用涡电流的例子1. 金属探测器金属探测器是一种常见的应用涡电流原理的例子。

金属探测器通过发射出的交变磁场与地下的金属物体进行交互作用,从而产生涡电流。

涡电流的产生会改变探测器内部的电路状态,进而被探测器检测到。

金属探测器广泛应用于安全检查、考古学和勘探工作等领域。

2. 涡流制动器涡流制动器是一种利用涡电流原理制动旋转运动的装置。

当金属盘片旋转时,磁场穿过盘片产生涡电流,涡电流与磁场相互作用产生制动力。

这种涡流制动器适用于高速旋转的设备,如电机和风力涡轮机等。

3. 电磁感应加热涡电流的产生会消耗能量,并产生热量。

因此,涡电流可以用于加热材料。

在电磁感应加热中,交变磁场通过导体产生涡电流,涡电流的能量转化为热能,从而加热导体。

电磁感应加热广泛应用于热处理、焊接、涂覆等领域。

4. 磁测量仪器涡电流对磁场变化非常敏感,因此可以用于磁测量仪器中。

这些仪器利用导体中产生的涡电流来检测磁场的强度、方向和分布等参数。

磁测量仪器可以应用于实验室研究、地质勘探和工业检测中。

5. 无损检测无损检测是一种通过检测材料内部的缺陷、裂纹和变化来评估材料性能的方法。

利用涡电流原理,可以通过测量涡电流的变化来检测材料内部的缺陷。

无损检测广泛应用于航空航天、汽车制造和建筑工程等领域。

6. 涡流制冷涡电流通过导体时会产生热量,而相反方向的涡电流会吸收热量。

利用这一原理,可以实现涡流制冷。

涡流现象及其应用

涡流现象及其应用

③涡流探测: 涡流探测:
金属探测器(探雷器、机场安检门等) 金属探测器(探雷器、机场安检门等) 。
(2)危害:发热浪费能量。 危害:发热浪费能量。
变压器、电机的铁芯都不是整块金属, 变压器、电机的铁芯都不是整块金属,而是由许多相 互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成的, 互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成的,以减少 涡流和电能的损耗,同时避免破坏绝缘层。 涡流和电能的损耗,同时避免破坏绝缘层。 减少涡流的方法:增大回路的电阻。 减少涡流的方法:增大回路的电阻。 涡流与前面讲过的在线形闭合电路中的感应电流不同, 涡流与前面讲过的在线形闭合电路中的感应电流不同, 它是在整块金属内产生的感应电流。 它是在整块金属内产生的感应电流。 用硅钢片做变 压器的铁芯
•线圈转动与磁铁同向,但转速小于磁铁,即同向异步。 线圈转动与磁铁同向,但转速小于磁铁,即同向异步。 线圈转动与磁铁同向 •电磁阻尼是导体相对于磁场运动,而电磁驱动是磁场 电磁阻尼是导体相对于磁场运动, 电磁阻尼是导体相对于磁场运动 相对于导体运动。 相对于导体运动。安培力的作用都是阻碍它们间的相对 运动。 运动。
2、涡流的作用效果: 涡流的作用效果:
(1)应用
①热效应: 热效应:
电磁炉(炉盘下的线圈中通入交流电, 电磁炉(炉盘下的线圈中通入交流电,使炉 的金属中产生涡流,从而生热。) 盘上 的金属中产生涡流,从而生热。)
感应加热: 感应加热:高频感应炉
②机械效应
涡流制动: 涡流制动:
导体在磁场中运动时, 导体在磁场中运动时,感应电流使导体受到安培力而总是要 阻碍导体的相对运动的现象。 阻碍导体的相对运动的现象。 应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、 应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等

第八节 涡流现象及其应用

第八节   涡流现象及其应用

定的角度,由电磁驱动作用产生的转矩刚好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.
1.涡流现象
例1 电磁炉(或电磁灶)是采用电磁感应原理产生涡流加热的,它 利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场,当变化的磁场通过含铁
(1)应用:利用它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
①高频焊接:如右图所示,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
②高频感应炉:高频感应炉利用涡流来熔化金属.上面有冶炼金属的 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
第八节 涡流现象及其应用
1 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
2 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
【解析】 S 断开时,磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变化,线 圈中无感应电流,振幅不变;S闭合时有感应电流,有电能产生; 磁铁的机械能越来越少,振幅逐渐减少,A
答案 A 点拨 涡流的产生也是一个能量转化的过程,无涡流时,磁铁和弹簧 机械能守恒,振幅不变,有涡流产生时,也即磁铁和弹簧的机械能要 转化为电能,最终转化成线圈发热的内能,因而振幅将逐渐减小,最

请简述电涡流的原理及应用

请简述电涡流的原理及应用

电涡流的原理及应用1. 电涡流的原理电涡流是一种特殊的电磁现象,它是由于导体中的涡流产生的巨大磁场与外部磁场相互作用而产生的。

当导体中的电流变化时,会产生涡流。

涡流会生成一个和导体相关的磁场,这种磁场会与外部磁场相互作用,产生一种阻力或者功率损耗的效应。

电涡流的原理可以概括为以下几个方面:•麦克斯韦方程和洛伦兹力定律指出,当导体中有电流通过时,会产生磁场。

•当电流变化时,导体中的磁场也随之变化。

•导体中的磁场的变化会导致涡流产生。

•电涡流会产生一个反向的磁场,与外部磁场相互作用产生阻力或功率损耗效应。

2. 电涡流的应用电涡流在工业界有广泛的应用。

下面列举了一些典型的应用场景:2.1. 非接触传感器电涡流被广泛应用于非接触传感器中。

通过测量电涡流产生的阻力或功率损耗效应,可以实现对物体的非接触测量。

例如,电涡流传感器可以用于测量导体中的裂缝、缺陷或者尺寸大小等参数。

在汽车行业,电涡流传感器常用于刹车盘和发动机零件的检测和测量。

2.2. 电磁制动器电涡流的阻力效应可以应用于电磁制动器中。

利用电涡流产生的阻力,可以实现对轴或转子的制动。

电磁制动器适用于需要精确控制运动的场合,比如电动汽车、电动机械等。

2.3. 磁悬浮技术电涡流也被广泛应用于磁悬浮技术中。

通过电涡流产生的反向磁场,可以实现对物体的悬浮和操控。

磁悬浮技术被应用于高速列车、磁悬浮旋转机械和风洞实验室等领域。

2.4. 电动磁铁利用电涡流的阻力效应,可以制造电动磁铁。

电动磁铁可以实现对物体的牢固吸附或释放控制。

它被广泛应用于自动化生产线、机器人工业、磁选设备等。

2.5. 磁阻传感器电涡流的阻力效应可以用于磁阻传感器。

磁阻传感器可以感知或测量物体的位置、速度、轨迹等参数。

它在机械加工、自动化、无人机和汽车等领域有广泛的应用。

3. 总结电涡流作为一种特殊的电磁现象,在工业界有着广泛的应用。

它的原理是基于导体中产生的涡流和外部磁场相互作用产生阻力或功率损耗效应。

涡流的原理及应用

涡流的原理及应用

涡流的原理及应用1. 涡流的定义涡流(Eddy Current),也称为感应电流或旋涡电流,是一种在导体中产生的环形电流。

它是由于变化的磁场引起的电场感应而产生的。

涡流呈环形分布,沿导体表面流动,且完全局限于导体表面的薄层内。

2. 涡流的形成原理当导体处于变化磁场中时,磁场的变化将引起导体内感应电动势的产生。

根据法拉第电磁感应定律,感应电动势产生涡流。

涡流的产生会对导体产生两个主要影响:首先,涡流会产生能量损耗,导致导体发热;其次,涡流还会产生反向磁场,与外加磁场相互作用,产生阻尼力。

3. 涡流的特性涡流具有以下特性: - 感应电流的大小与导体面积、导体材质、磁场变化速率有关。

- 感应电流的方向遵循楞次定律,试图减小磁通量的变化。

- 感应电流在导体中的分布呈环形,并集中在导体表面的薄层内。

4. 涡流的应用涡流在众多领域中有着广泛的应用,下面列举了几个应用实例:4.1 无损检测涡流无损检测是一种利用涡流的原理来检测材料内部缺陷的方法。

由于涡流的特性,可以通过测试材料的电阻、电感等参数的变化来判断材料内是否存在缺陷。

这种方法具有高效、准确、无损伤的特点,常用于金属材料的质量检测、焊缝检测等领域。

4.2 涡流制动器涡流制动器是一种利用涡流的原理来制动物体的装置。

当物体在磁场中快速移动时,物体表面的涡流会与磁场相互作用,产生阻尼力,从而减慢物体的运动速度。

涡流制动器常用于高速列车、电梯等设备的制动系统中。

4.3 涡流传感器涡流传感器是一种将涡流原理应用于测量的传感器。

当导体移动或变化时,涡流的特性会发生改变,通过测量感应电流的变化,可以得到与导体运动相关的信息。

涡流传感器广泛应用于位移、速度、加速度等物理量的测量,在汽车、航空航天、工业自动化等领域中发挥着重要作用。

4.4 涡流加热涡流加热是一种利用涡流的能量损耗来进行加热的方法。

通过在导体中通入交变电流,涡流在导体内产生摩擦,导致导体发热。

涡流加热广泛应用于热处理、工业加热、医疗设备等领域,具有加热速度快、效率高、温度均匀等特点。

应用涡电流原理的例子

应用涡电流原理的例子

应用涡电流原理的例子涡电流现象是指当导体中的磁场发生变化或者导体与磁场相对运动时,在导体内部产生的环形的感应电流。

涡电流主要有两种来源:一是由磁感应强度变化引起的涡电流,二是由导体与磁场相对运动引起的涡电流。

涡电流原理广泛应用于电磁学、电子学和材料科学等领域。

下面我将通过三个例子介绍涡电流原理的应用。

第一个例子是变压器。

变压器是一种电力变换设备,其工作原理基于涡电流效应。

变压器中主边的电流通过主线圈,产生的磁场会穿过铁芯并感应次级线圈中的电压。

然而,由于主线圈中的电流随时间变化,磁场也会随之变化。

由涡电流现象可知,这种磁场变化会在铁芯中形成环形的涡电流,消耗能量。

为了减小能量损耗,变压器中的铁芯经过层合处理,使涡电流在铁芯中减小至最小程度。

第二个例子是涡流制动器。

涡流制动器是一种利用涡电流的制动装置,常用于电机的制动和减速。

涡流制动器的工作原理是通过将导体片固定在转子上,当转子转动时,由于导体与磁场的相对运动,导体上会产生涡电流。

涡电流在导体上消耗大量能量,从而使转子减速或停止转动。

涡流制动器具有制动平稳、精度高、反应速度快等优点,在机械制造、电机制动和汽车制动等领域被广泛应用。

第三个例子是涡流无损检测。

涡流无损检测是一种常用的非破坏性检测方法,通过利用涡电流效应来检测材料中的缺陷。

当电磁感应线圈靠近被测材料时,由于磁感应线圈产生的交变磁场,被测材料内部会产生涡电流。

当涡电流通过被测材料中的缺陷时,由于涡电流的存在,磁场会受到改变,从而可以通过检测磁场变化的方式来检测材料中的缺陷。

涡流无损检测在航空航天、电力、材料制造等领域中被广泛应用,可以用于检测金属材料的裂纹、疲劳、腐蚀和变形等缺陷。

综上所述,涡电流原理是一种重要的物理现象,在诸多领域中都有广泛的应用。

从变压器到涡流制动器,再到涡流无损检测,涡电流原理在电磁学、电子学和材料科学等领域中发挥着重要的作用。

通过深入研究和应用涡电流原理,可以推动相关领域的科学研究和技术发展,为实现更高效、更可靠的技术应用提供支持。

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浅谈涡电流及其应用
浅谈涡电流及其应用
(云南保山保山学院理工学院 678000)
摘要:涡电流的形成是一种电磁感应现象,当导体处在变化的磁场中时,导体中就会有涡电流产生,涡电流在日常生活中普遍存在并得到广泛应用,对涡电流的形成原因及其效应进行探讨。

关键词:涡流热效应阻尼效应
在一些电器设备中,常常有大块的金属存在,如变压器和电动机中的铁芯。

当这些
金属块对磁场做相对运动或
者处在变化的磁场中时,就会
产生感应电流,我们把金属块
看作由一层一层的金属薄壳
组成,每一薄层相当于一个回
路,于是每一薄层回路中都将
形成环形的感应电流。

如图1
所示,当从铁芯的上端俯瞰铁
芯中的感应电流时,感应电流的电流线呈闭合的涡旋状,因而形象的把这种感应电流称为涡电流,简称涡流。

现在简单探讨涡流的形成原因:法拉第电磁感应定律表明,当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,导体回路中就会产生感应电动势。

在上图中,铁芯外绕有线圈,当给线圈通入正弦交变电流时,线圈周围就产生了交变磁场;此时铁芯处于变化的磁场中,导体内回路中的磁通量发生变化因而产生了感应电动势,从而在导体闭合回路中产生感应电流,这个电流就是涡
电流。

当导体在磁场中做相对运
动或者导体静止但是处在随时
间变化的磁场中,或者以上两种
情况同时出现时,按照法拉第电
磁感应定律定律,导体回路中就
会产生感应电流。

进一步理解可
以认为,当导体对磁场做相对运
动或者处在变化的磁场中时,导体中的自由电子将受到洛伦兹力或感生电场力的作用,这两种力在导体内部引起感应电动势,在导体回路中就形成涡流。

由于大多数金属的电阻率很小,因此不大的感应电动势往往可以再整块金属内部激起强大的涡流。

涡流与普通电流一样流经金属回路时一样要放出焦耳热,这就是涡流的热效应。

涡流的热效应在生产生活中有广泛应用。

利用涡流的热效应进行加热的方法称为感应加热,工业上冶炼金属的高频感应炉就是感应加热的重要应用。


频感应炉的结构示意图如图2所示,在坩埚外部绕有线圈,将大功率的高频交流电源与线圈连接,高频电流在线圈内激发很强的交变磁场,这时坩埚内被冶炼的金属中便产生强大的涡流,从而释放出大量的焦耳热将金属自身熔化。

现在对其感应加热的交变电流频率进行探讨,设交变电流的频率为ω,其所激发的涡流强度为I ,因为涡流属于感生电动势,运算符合法拉第电磁感应定律,则
ωε∝Φ∝dt
d I ω∝
可以得出焦耳热
22ω∝∝Rt I Q
上式表明,由涡流产生的焦耳热与交变电流的频率ω
的平方成正比。

交变电流的频率越高,则所产生的焦耳热越多。

因此,我们可以通过调节交变电流的频率来调节控制涡流的大小,进而达到控制炉内温度的效果。

这种冶炼金属的方法优点很多:一是易于控制温度,二是冶炼所需要的热量集中在被冶炼的金属中,能量损失很小,因而它可以达到很高的温度,提高了冶炼速度。

此外,这种冶炼方法还能避免有害杂质的混入,并且可以将被冶炼的金属置于真空中进行冶炼,特别适合冶炼高纯金属、特种钢等。

利用涡流的热效应,可以制成涡流热效应式电热水器,这种电热水器在其绝缘容器内充有块状铸铁,其外绕有线圈,当给线圈通入交流电后,在线圈中就有交变磁场产生,由于交变磁场的作用,容器中的铸铁中就产生了涡流,利用涡流的热效应进行加
热,这种热水器比传统的热得快
有许多优点:采用涡流加热代替
了传统的加热方式,在加热方式
上实现了水电隔离,消除了不安
全因素。

而且由于在加热过程中
磁场对水进行反复磁化,磁化水
有利于身体健康。

这种热水器加
热方式先进,加热快速均匀,由于热量比较集中,它比其他电阻式加热器还要节能。

许多电器的线圈都绕在铁芯上,当他们工作时,线圈中就流过变化的电流,它所激发的磁场在铁芯中产生涡流致使铁芯发热,不仅浪费了能量,而且有可能过热而使电器损坏。

涡流消耗了许多能量,在大多数情况下电器使用时都要设法降低涡流损耗,下面以变压器铁芯为例对涡流作简单计算。

如图3所示,位于磁场B中的金属薄板,其厚度为a,当时变磁场的变化率较低时,可以近似地忽略位移电流的存在。

而且当时变磁场的变化频率较低时,在任何瞬间都将磁场视为均匀分布。

流损耗功率与电流频率的平方2f以及金属薄板厚度的平方2a成正比。

因此为了减少涡流损耗,金属板的厚度尽量做得比较薄,并使金属薄片与磁感应线平行,当我们仔细观察电动机、变压器的铁芯时可以看到它们的铁芯都不是整块的金属,而是由许多薄的钢片叠合而成。

另一方面是增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢;在各硅钢片之间涂有绝缘漆或绝缘氧化层,把涡流限制在各薄片内,如图4。

通过这些途径使涡流大为减少,从而减少电能的损耗。

电磁灶是一种利用电磁感应原理进行电能—热能转换的电热炊具。

高频电磁灶使用时通入50Hz的市电,经过内部电路整流后变成20KHz以上的高频电流。

在加热线圈中通入高频交流电后线圈周围便产生交变磁场,当炊具放上以后,交变磁场的磁力线大部分经过金属锅体形成回路,在锅底中产生感应电流,因锅底本身具有一定的电阻,涡流流经锅底便会产生焦耳热,最终实现电能—热能的转换。

电磁灶产生的热量仅在锅底本身,他的面板不发热,在加热过程中没有明火,所以安全可靠、清洁卫生。

在使用电磁灶时常常使用铁质铁锅,这是由于非导磁性材料不能有效汇聚磁力线,几乎不能形成涡流,所以基本上不加热。

另外导磁性差的非磁性材料一般电阻率太高,产生的涡流也很小不能很好的产生热量。

所以电磁灶使用的锅底材料一般是铁磁性的金属或者铁合金,通常采用的锅
底有铸铁锅、生铁锅和不锈铁锅。

涡流属于
感应电流,遵从
楞次定律,楞次
定律表明:当导
体在磁场中运
动时,导体由于
出现感应电流
而受到的安培
力必然阻碍此导体的运动。

因此当导体在磁场中运动时产生的涡流总是阻碍导体的运动,结果使导体运动状态与它在黏性介质中的运动情况相似,若没有外力作用将很快停下来,这种阻尼作用起源于电
磁感应,所以称为电磁阻尼。

如图5所示,把铜片挂在电磁
铁的两极间,形成一个摆,在
电磁线圈未通电时铜片可以
自由摆动要经过叫长时间才
会停下来。

一旦电磁铁被励磁后,由于穿过导体的磁通量发生变化,铜片内将产生感应电流。

感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因,因此铜片摆的摆动便受到阻力而迅速停止。

在许多电磁仪器中为了使测量时指针的摆动能够迅速稳定下来,就采用了类似的电磁阻尼。

电磁阻尼
是一种普遍的物理现象,在磁场中运动的导体只要给感应电流提供回路,就会存在电磁阻尼作用。

如图6所示,一个金属盘可以绕固定轴转动,圆盘边缘放置一块永久磁铁,当金属圆盘在磁极间转动时,盘内便会产生涡流,金属盘为盘内的涡流提供了回路。

设在任意时刻盘上半径OA转到磁极的正中间,此刻OA的正前方离开磁场磁通量正在减少,而OA的后方正在进入磁场区磁通量正在增加。

根据楞次定律,导体半径OA的前后方分别产生了顺时针和逆时针方向的涡流,涡流在磁场中受到安培力,根据左手定则判断安培力的方向,涡流产生的安培力将在盘上产生制动力矩,阻碍金属盘的转动。

日常生活中常见的机械式电度表中的制动铝盘就是利用了这个原理,如图7所示。

在使用电度表时,要将导线接入正确的接口,被测
电路电压U加在电压线
圈上,在其铁芯上形成一
个交变的磁场,这个交变
磁场的一部分穿过铝盘
后回到电压线圈的铁芯
中;同样被测电路电流I
加在电流线圈中,被测电
流经过电流线圈后也要
在电流铁芯中形成一个交变磁场,这个磁场的磁力线也要穿过铝盘回到铁芯的另一端。

由于穿过铝盘的两个磁场都是交变磁场,而且在不同位置上穿过铝盘,因此就在各自穿过铝盘的位置附近产生涡流,涡流在磁场的作用下将产生安培力,进而对铝盘产生转动力矩,在转动力矩的作用下铝盘就转动起来。

铝盘转动时又受到永磁铁产生的制动力矩作用,制动力矩与主动力矩方向相反,制动力矩的大小与铝盘转动速率成正比,铝盘转动得越快制动力矩越大,当主动力矩与制动力矩达到暂时平衡时,铝盘将匀速转动。

铝盘转动带动计数装置记录负载所消耗的电能,显然用电量越多,通过线圈电流的电流越大,铝盘上感应出的涡流越大,因而铝盘的转矩越大,铝盘也就转得越快。

负载消耗的电能与铝盘的转数成正比,铝盘带动计数器工作把消耗的电流显示出来,这就是机械式电度表工作的简单过程。

参考文献:
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11。

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