电磁驱动及其应用

1、电磁驱动的产生

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、如图所示,当转动蹄形磁铁时,线圈也跟着转动起来,这就是电磁驱动.

2.电磁驱动的原因分析

当蹄形磁铁转动时,穿过线圈的磁通量就发生变化,例如,线圈处于如图所示的初始位置时,穿过线圈的磁通量为零,蹄形磁铁一转动,穿过线圈的磁通量就增加了.根据楞次定律,此时线圈中就有感应电流产生,以阻碍磁通量的增加,因而线圈会跟着同向转动起来.
 

3.电磁驱动的应用

在实际生活中,电磁驱动的应用很广,家庭中用的电能表,汽车上用的电磁式速度表以及感应电动机等,都是利用电磁驱动原理制成的.
☞在电磁驱动现象中,导体在安培力作用下的运动速度总要比磁场的运动速度慢一些,原因是什么?
在电磁驱动现象中,安培力的作用效果是阻碍相对运动,如果导体速度和磁场速度一样,则两者相对速度为零,便不会产生感应电流,这时电磁驱动作用就会消失,所以导体的运动速度要小于磁场的运动速度.
交流感应电动机
【理解】
1.电磁阻尼和电磁驱动中的安培力电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反,阻碍导体运动;电磁驱动中导体所受安培力的方向与导体运动方向相同,推动导体运动.
2.电磁阻尼和电磁驱动中的能量转化电磁阻尼中导体克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能;电磁驱动中由于电磁感应,机械能转化为电能,通过安培力做功,部分电能转化为导体的机械能而对外做功.
例题:著名物理学家费曼设计了一个如图所示实验,用一轻绳悬挂一圆形轻质绝缘板,板的四周固定一些带正电的轻质小球,在圆形绝缘板正上方用支架(图中未画出)固定一个线圈,线圈与电源、开关构成回路,线圈与轻绳、圆板无接触。则下列说法正确的是(BD)
A.在闭合开关瞬间,圆板静止不动
B.在闭合开关瞬间,圆板逆时针转动(自上而下看)
C.不管板上小球的电性如何,开关闭合瞬间,圆板转动方向相同
D.开关断开瞬间与开关闭合瞬间圆板转动方向相反

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