当前课程知识点:大学物理2 (电磁学、光学和量子物理) >  WEEK7 >  动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流 >  涡电流

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涡电流在线视频

涡电流

下一节:自感

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涡电流课程教案、知识点、字幕

下面我们简要地再介绍下

涡电流

大块导体处于变化的磁场

或者在磁场中运动的时候

导体中的感应电流呈涡旋状

称为涡电流或者叫涡流

涡流有热效应

因为涡流是电流

和普通电流一样要产生焦耳热

这个叫做涡流的热效应

涡流还有机械效应

因为导体在磁场中运动的时候

涡流作为电流又受到安培力的作用

按照楞次定律

这个安培力将阻碍该导体的运动

产生机械效应

下面看几个视频

一个是电磁灶和变压器的铁芯

一个是电磁驱动

一个是涡流阻尼摆

电磁灶是一种现代新型的灶具

为了说明它的特性

我们先放上一张纸

再放上盛有冷水的平底锅

通电以后我们可以看到

水很快的开了

而纸则安然无恙

电磁灶为什么有如此神奇的性能呢

我们打开灶盖就可以看到一盘线圈

当高频电流通过此线圈时

锅的底部产生变化的磁场

引起了涡流

从而产生焦耳热

电磁灶就是利用这些热量

来对食物进行烹调的

为什么变压器的铁芯

要用片状硅钢片叠制而成呢

如果铁芯是一个整块磁铁材料

它处于交变磁场中

在内部会引起很大的感应电流

这种呈涡旋状的电流称为涡流

涡流在铁芯内部产生有害的焦耳热

使铁芯温度升高

破坏线圈的绝缘

为了减小铁芯的涡流热效应

在垂直于涡流流通的方向上

将铁芯分割成片状

并对各片之间做绝缘处理

从而增大电阻 减小涡流发热

电磁驱动

该实验用来演示

由于电磁感应产生的电磁驱动现象

弹簧下悬挂圆柱形永磁铁

用一铝环套住它上下移动

磁铁也随之上下振动

再用一铝盘水平移动

磁铁也随之水平摆动

涡流阻尼摆

本实验演示涡流的机械效应

不通电时阻尼摆在两磁极间

做自由摆动

通电后两磁极间产生很强的磁场

可见摆动迅速停止

换上非阻尼摆

由于上面的隔槽使蜗电流减少

阻尼作用不明显

我们再看 交变电流流过导体的时候

变化的电磁场在导体中引起涡流

而变化的涡流又反过来

激发变化的电磁场

这样互相影响就使交变电流

在导线横截面上不再均匀分布了

而是向导线表面集中

这称为趋肤效应

我们看这个图

纵坐标代表电流密度的有效值

横坐标代表半径

f代表频率

频率等于0就是直流的时候

电流在横截面上均匀分布

频率是1kHz

是这个曲线

当频率达到100kHz的时候

电流密度的有效值是这样的

基本都趋近于边缘分布

这个叫趋肤效应

关于趋肤效应

用普通物理的方法很难解释

要用到电动力学的基本概念

电流变化的频率越高

趋肤效应越明显越强

在高频情况下

可以认为电流只是在导线表面流动

在导线很薄的一层中流过

所以在高频电流中

往往采用空心导线

来代替实心导线

这个叫波导管

趋肤效应减少了导线的截面

增加了电阻

所以在高频电路中

一般采用多股的编织导线

把导线编织在一起

减少电阻

另外利用趋肤效应

可以对金属进行表面淬火等等

下面我们演示趋肤效应

大家看 这是两个铜棒

这两个灯泡并联

其中下面的灯泡

与两个铜棒的表面连接

上面灯泡与两个铜棒的中间连接

如果我加直流的话

我们装上电池

大家看

这时候两个灯泡都亮

这说明加直流的时候

铜棒的载面上均匀流过电流

如果通过的是高频电流

这是高频电磁波发射装置

只有下面灯泡亮了

连在铜棒中间的灯泡不亮

这说明高频电流

只能流过导体的表面

这就是趋肤效应

好 这一节就讨论这么多

谢谢

大学物理2 (电磁学、光学和量子物理)课程列表:

WEEK1

-电荷和库仑定律

--引言

--电荷

--库仑定律

-WEEK1--电荷和库仑定律

-电场及叠加原理,电偶极子

--电场和电场强度

--点电荷电场及叠加原理

--点电荷电场及叠加原理(续1)

--点电荷电场及叠加原理(续2)

--点电荷电场及叠加原理(续3)

-WEEK1--电场及叠加原理,电偶极子

-高斯定律

--电通量

--立体角*

--高斯定律的证明*

--高斯定律和电场线

--高斯定律的应用

--高斯定律的应用(续)

-WEEK1--高斯定律

-WEEK1--本周作业

-week1课件

WEEK2

-静电场环路定理、电势和叠加原理

--环路定理

--电势和叠加原理

--电势和叠加原理(续)

--电势梯度

--等势面

-WEEK2--静电场环路定理、电势和叠加原理

-静电能

--电荷系静电能

--电荷系静电能(续1)

--电荷系静电能(续2)

-WEEK2--静电能

-导体静电平衡

--物质中电场

--导体静电平衡

--导体静电平衡条件(续1)

--导体静电平衡条件(续2)

-WEEK2--导体静电平衡

-WEEK2--本周作业

-week2课件

WEEK3

-导体周围电场

--有导体时静电场的计算

--有导体时静电场的计算(续)

-WEEK3--导体周围电场

-静电屏蔽

--导体壳与静电屏蔽

-WEEK3--静电屏蔽

-电容及电容器

--电容及电容器

--电容及电容器(续)

-WEEK3--电容及电容器

-电介质

--介质对电场的影响

-WEEK3--电介质

-极化强度矢量,极化电荷

--极化强度

--极化电荷

-WEEK3--极化强度矢量,极化电荷

-WEEK3--本周作业

-week3课件

WEEK4

-极化规律、电位移矢量

--电介质的极化规律

--电介质的极化规律(续)

--电位移矢量及其应用

--电位移矢量及其应用(续)

-WEEK4--极化规律、电位移矢量

-有介质时静电场能量

--有介质时静电场能量

-WEEK4--有介质时静电场能量

-电流密度、稳恒电流和稳恒电场

--电流密度

--稳恒电流和稳恒电场

-WEEK4--电流密度、稳恒电流和稳恒电场

-电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律

--电动势

--欧姆定律

--欧姆定律(续)

-WEEK4--电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律

-电流微观图像和暂态过程

--电流微观图像

--电容器的充放电(暂态过程)*

-WEEK4--电流微观图像和暂态过程

-本周作业

--week4--本周作业

-week4课件

WEEK5

-洛仑兹力、磁感应强度

--电流磁效应

--磁场和磁感应强度

-WEEK5--洛仑兹力、磁感应强度

-毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理

--毕-萨-拉定律

--毕-萨-拉定律(续)

--磁场高斯定律

-WEEK5--毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理

-静磁场环路定理

--安培环路定理及其应用

--安培环路定理及其应用(续1)

--安培环路定理及其应用(续2)

-WEEK5--静磁场环路定理

-安培力和霍尔效应

--带电粒子在磁场中的运动

--霍尔效应

--安培力

-WEEK5--安培力和霍尔效应

-WEEK5--本周作业

-week5课件

WEEK6

-载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩

--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩

-WEEK6--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩

-磁介质对磁场的影响和原子磁矩

--磁场中的磁介质

--原子的磁矩

-WEEK6--磁介质对磁场的影响和原子磁矩

-磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理

--磁介质的磁化

--磁化电流

--有磁介质时磁化的规律

-WEEK6--磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理

-WEEK6--本周作业

-week6课件

WEEK7

-铁磁介质和简单磁路

--磁场的界面关系

--铁磁性材料

-WEEK7--铁磁介质和简单磁路

-法拉第电磁感应定律

--法拉第电磁感应定律

--电磁感应定律和磁通连续定理的普适性

-WEEK7--法拉第电磁感应定律

-动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流

--动生电动势

--感生电动势和感生电场

--涡电流

-WEEK7--动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流

-自感和互感

--自感

--互感

-WEEK7--自感和互感

-WEEK7--本周作业

-week7课件

WEEK8

-暂态过程和磁场能量

--RL电路的暂态过程

--磁场的能量

-磁场和电场的相对性

--电场和磁场的相对性

-位移电流和麦克斯韦方程组

--麦克斯韦方程组和电磁波

--麦克斯韦方程组

-WEEK8--位移电流和麦克斯韦方程组

-电磁波、坡因廷矢量和光压

--电磁波

--坡印廷矢量

--电磁波的动量

--光压——辐射压强

-本周作业

--week8--本周作业

-week8课件

WEEK9

-波动光学—引言

--波动光学——引言

-WEEK9--波动光学—引言

-杨氏双缝干涉、相干光

--光的干涉

--双缝干涉

-WEEK9--杨氏双缝干涉、相干光

-光源及发光性质

--光源的发光特性

--时间相干性

--空间相干性

-WEEK9--光源及发光性质

-光程、等倾和等厚干涉

--光程

--薄膜干涉(一)

--薄膜干涉(二)

-WEEK9--光程、等倾和等厚干涉

-迈克耳逊干涉仪

--迈克耳逊干涉仪

-WEEK9--本周作业

-week9课件

WEEK10

-衍射现象、单缝夫琅禾费衍射

--惠更斯原理

--单缝夫琅禾费衍射

--单缝夫琅禾费衍射(续)

-WEEK10--衍射现象、单缝夫琅禾费衍射

-光栅衍射

--光栅衍射

--光栅衍射(续)

-WEEK10--光栅衍射

-光学仪器分辨本领

--光学仪器的分辨本领

--光学仪器的分辨本领(续)

-WEEK10--光学仪器分辨本领

-X射线晶体衍射

--X射线的衍射

-WEEK10--X射线晶体衍射

-WEEK10--本周作业

-week10课件

WEEK11

-光的偏振状态和偏振片

--光的偏振状态

--光的偏振状态(续)

--起偏和检偏

-WEEK11--光的偏振状态和偏振片

-反射和折射光偏振

--反射和折射及散射光的偏振

-WEEK11--反射和折射光偏振

-晶体双折射、波片

--双折射

--双折射(续)

--波片

-WEEK11--晶体双折射、波片

-偏振光干涉、人工双折射和旋光

--偏振光的干涉

--人工双折射

--旋光现象

-WEEK11--偏振光干涉、人工双折射和旋光

-量子物理诞生和黑体辐射

--量子物理

--黑体辐射

-WEEK11--量子物理诞生和黑体辐射

-WEEK11--本周作业

-week11课件

WEEK12

-光电效应、光子和康普顿效应

--光电效应

--光子

--光子(续)

--光子(续2)

--康普顿效应

-WEEK12--光电效应、光子和康普顿效应

-物质波、波函数和概率密度

--物质波

--波函数

--波函数(续)

-WEEK12--物质波、波函数和概率密度

-不确定性关系

--不确定关系

-WEEK12--不确定性关系

-薛定谔方程

--薛定谔方程

-WEEK12--薛定谔方程

-一维无限深势阱

--一维无限深势阱

-WEEK12--一维无限深势阱

-WEEK12--本周作业

-week12课件

WEEK13

-一维问题

--一维谐振子

--势垒穿透

--扫描隧道显微镜

-WEEK13--一维问题

-氢原子能级和角动量

--原子中的电子

--玻尔理论发展的基础

--氢原子的量子力学处理

--能量量子化

-WEEK13--氢原子能级和角动量

-电子自旋、费米子和泡利不相容原理

--电子自旋与自旋轨道耦合

--碱金属原子光谱的双线

--微观粒子的不可分辨性

--各种原子核外电子排布

-WEEK13--电子自旋、费米子和泡利不相容原理

-WEEK13--本周作业

-week13

WEEK14

-X射线、激光、分子光谱简介

--video

--Video

--分子光谱简介

--激光

--光学谐振腔

-WEEK14--X射线、激光、分子光谱简介

-固体电子气模型和量子统计

--固体

--自由电子气体模型

--量子统计

-WEEK14--固体电子气模型和量子统计

-能带模型

--能带

-能带模型--作业

-本周作业

--WEEK14--本周作业

-week14

WEEK15

-半导体和PN结

--Video

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-WEEK15--半导体和PN结

-原子核性质、核磁共振

--Video

--Video

--Video

-WEEK15--原子核性质、核磁共振

-放射性和衰变规律

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--α衰变

--穆斯堡尔效应

--β衰变

-WEEK15--放射性和衰变规律

-结合能、核力

--核的结合能

--核力

-WEEK15--结合能、核力

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期末考试

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涡电流笔记与讨论

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