电磁阻尼

  导体与磁场相对运动时,感应电流受到的安培力总是阻碍它们的相对运动,利用安培力阻碍导体与磁场间的相对运动就是电磁阻尼。如“磁悬浮列车利用涡电流减速”就是一种电磁阻尼。

简介

  阻尼就是阻止物体运动。电磁阻尼就是利用电磁场阻止物体运动。 如电磁式电表的表针(实验常用的电表都该类型),就是把线圈绕在一个铝框上,当线圈通电受力转动时,铝框也转动切割磁力线产生感生电流,感生电流在磁场中所受力方向总是与铝框运动方向相反,因而能阻碍表针运动,使表针能很快稳定下来。

原理

  电磁阻尼现象的出现源于电磁感应原理。宏观上:当闭合导体与磁铁发生相对运动时,两者之间会产生电磁阻力,阻碍相对运动。这一现象用楞次定律解释可以解释为:闭合导体与磁体发生切割磁感线的运动时,由于闭合导体所穿透的磁通量发生变化,闭合导体会产生感生电流,这一电流所产生的磁场会阻碍两者的相对运动。其阻力大小与磁体的磁感应强度、相对运动速度等物理量成正比。

典型应用

  当一块可在磁铁两极间摆动的铜板(付科摆),电磁铁未通电时,铜板要摆动多次才停止;电磁铁一旦通电,摆动的铜板很快停下。这种现象叫做“电磁阻尼”。电磁阻尼现象不难用楞次定律来解释。按照楞次定律的第二种表述:导体在磁场中运动时由于出现感应电流(在此就是涡流)而受到的安培力必然阻碍导体的运动。近似地认为两极间的磁场集中在虚线所围的矩形内。“X”表示磁场方向垂直纸面且背离读者。由于摆的前半部分磁通在减小,涡流的磁场应与磁铁磁场同向;摆的后半部分磁通在增大,涡流的磁场应与磁铁磁场反向。因此,以涡流线abcda为例分析受力情况。ab边和cd边受力不是向上就是向下,对摆动没有影响。ad边尚未进入磁场,故不受力。由左手定则可知bc边受力方向向右,即为阻力。电磁阻尼在实际中应用很广。使用电学测量仪表时,为了便于读数,希望指针能迅速稳定在应指的位置上而不左右摇摆。为此,一般电学测量仪表都装有阻尼器。它就是用电磁阻尼的原理来得到阻尼作用的。此外,磁电式电流计的线圈常绕在一个封闭铝框上,测量时,铝框随线圈在磁场中转动,铝框由于感应电流面受到安培力,同样起到电磁阻尼作用。除了仪表之外,电磁阻尼作用还常用于电气机车的电磁制动器中。

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