1.產生
(1)當導體在磁場中運動時會產生感應電流,使導體受到安培力,根據楞次定律,安培力總是阻礙導體的運動,這種現象稱為電磁阻尼.
(2)電磁阻尼是一種十分普遍的物理現象,任何相對磁場運動的導體,隻要有感應電流通過,就會存在電磁阻尼作用.
2.應用
電磁阻尼有很多應用.使用磁電式電表進行測量時,由於指針轉動軸的摩擦力矩很小,若不采取措施,線圈及指針將會在指示值附近來回擺動,不易穩定下來為此,許多電表把線圈繞在閉合的鋁框上,當線圈擺動時,在閉合的鋁框中將產生感應電流,從而獲得電磁阻尼力矩,以使線圈迅速穩定在指示值的位置.電氣列車中的電磁制動器也是根據電磁阻尼原理制成的.
磁電式電表工作原理圖
電磁阻尼擺
如圖,把銅片懸掛在電磁鐵的兩極間,形成一個擺.在電磁鐵線圈未通電時,銅片可以自由擺動,要經過較長時間才會停下來.
此裝置為電磁阻尼器,2是磁鐵,1為閉合線框,當指針晃動時,線框1切割磁感線在1中產生渦流,根據楞次定律可知,渦流產生的磁場總要阻礙線框在磁場中的運動,從而使1很快穩定.
一旦當電磁鐵通電之後,由於穿過運動導體的磁通量發生變化,銅片內將產生感應電流根據楞次定律,銅片的擺動便受到阻力而迅速停止.
3.能量轉化
電磁阻尼和電磁驅動中的能量轉化電磁阻尼中導體克服安培力做功,其他形式的能轉化為電能,最終轉化為內能;電磁驅動中由於電磁感應,機械能轉化為電能,通過安培力做功,部分電能轉化為導體的機械能而對外做功.
例題:關於渦流、電磁阻尼、電磁驅動,下列說法正確的是()
A.金屬探測器應用於安檢場所,探測器利用瞭渦流的原理
B.金屬探測器可用於大米裝袋,防止細小的砂石顆粒混人大米中
C.電磁爐利用電磁阻尼工作,錄音機在磁帶上錄制聲音利用電磁驅動工作
D.磁電式儀表中用來做線圈骨架的鋁框能起電磁阻尼的作用
【解析】
A項,金屬探測器在探測金屬時,由於在被測金屬中產生渦流從而使報警器工作,故A項正確;
B項,金屬探測器探測原理是在被探測物體中由於電磁感應在被探測物中產生渦流來進行工作,食品中的砂石不是金屬,所以不能產生渦流,故B項錯誤;
C項,電磁爐利用渦流工作,錄音機在磁帶上錄制聲音時,是利用瞭電流的磁效應,使磁帶上的磁粉被磁化,故C項錯誤;
D項,磁電式儀表中用來做線圈骨架的鋁框中可以產生感應電流能起電磁阻尼的作用,故D項正確。
綜上所述,本題的正確答案為AD.
例題:以下哪些現象利用瞭電磁阻尼規律()
A.①②③
B.②③④
C.①③④
D.①②④
例題:如圖1所示是一個電磁阻尼現象演示裝置,鋼鋸條上端固定在支架上,下端固定有強磁鐵,將磁鐵推開一個角度釋放,它會在豎直面內擺動較長時間;如圖2所示,若在其正下方固定一銅塊(不與磁鐵接觸),則擺動迅速停止。關於實驗以下分析與結論正確的是()
A.如果將磁鐵的磁極調換,重復實驗將不能觀察到電磁阻尼現象
B.用閉合的銅制線圈替代銅塊,重復試驗將不能觀察到電磁阻尼現象
C.在圖2情況中,下擺和上擺過程中磁鐵和鋸條組成的系統機械能均減少D.在擺動過程中銅塊不受磁鐵的作用力
例題:如圖所示,使一個銅盤繞其豎直的軸OO′轉動,假設摩擦等阻力不計,轉動是勻速的.現把一個蹄形磁鐵移近銅盤,則(A)
A.銅盤轉動將變慢
B.銅盤轉動將變快
C.銅盤仍以原來的轉速轉動
D.銅盤的轉動速度是否變化,要根據磁鐵的上下兩端的極性來決定
例題:掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為瞭有效隔離外界振動對SM的擾動,在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若幹對紫銅薄板,並施加磁場來快速衰減其微小振動,如圖所示。無擾動時,按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場;出現擾動後,對於紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是()
例題:如圖所示,一閉合金屬圓環用絕緣細繩掛於O點,將圓環拉離平衡位置並釋放,圓環擺動過程中經過勻強磁場區域,則()
A.圓環向右穿過磁場後,不能擺至原高度
B.在進入和離開磁場時,圓環中感應電流方向相反
C.圓環進入磁場後,感應電流方向不變
D.圓環最終停止在最低點
例題:如圖所示為遊樂場中過山車的“磁力剎車裝置”示意圖.在過山車兩側安裝銅片,停車區的軌道兩側安裝強力磁鐵,當過山車進入停車區時,銅片與強力磁鐵的相互作用使過山車能很快地停下,下列說法中錯誤的是()
A.過山車進入停車區時其動能轉化成電能
B.過山車進入停車區的過程中兩側的銅片中會產生感應電流
C.把銅片換成有機玻璃片,也能達到相同的剎車效果
D.過山車進入停車區的過程中銅片受到的安培力使過山車減速
例題:電磁緩速器是應用於車輛上以提高運行安全性的輔助制動裝置,其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩車輛的速度。電磁阻尼作用可以借助如下模型討論:如圖所示,將形狀相同的兩根平行且足夠長的鋁條固定在光滑斜面上,斜面與水平方向夾角為θ。一質量為m的條形磁鐵滑入兩鋁條間,恰好勻速穿過,穿過時磁鐵兩端面與兩鋁條的間距始終保持恒定,其引起電磁感應的效果與磁鐵不動、鋁條相對磁鐵運動相同。磁鐵端面是邊長為d的正方形,由於磁鐵距離鋁條很近,磁鐵端面正對兩鋁條區域的磁場均可視為勻強磁場,磁感應強度為B,鋁條的高度大於d,電阻率為ρ。為研究問題方便,鋁條中隻考慮與磁鐵正對部分的電阻和磁場,其他部分電阻和磁場可忽略不計,假設磁鐵進入鋁條間以後,減少的機械能完全轉化為鋁條的內能,重力加速度為g。
(1)求鋁條中與磁鐵正對部分的電流I;
(2)若兩鋁條的寬度均為b,推導磁鐵勻速穿過鋁條間時速度v的表達式;
(3)在其他條件不變的情況下,僅將兩鋁條更換為寬度b′>b的鋁條,磁鐵仍以速度v進入鋁條間,試簡要分析說明磁鐵在鋁條間運動時的加速度和速度如何變化。
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