感应加热表面淬火是利用电磁感应原理,在工件表面层产生密度很高的感应电流,迅速加热至奥氏体状态,随后快速冷却得到马氏体组织的淬火方法,。当感应圈中通过一定频率的交流电时,在其内外将产生与电流变化频率相同的交变磁场。金属工件放入感应圈内,在磁场作用下,工件内就会产生与感应圈频率相同而方向相反的感应电流。由于感应电流沿工件表面形成封闭回路,通常称为涡流。此涡流将电能变成热能,将工件的表面迅速加热。涡流主要分布于工件表面,工件内部几乎没有电流通过,这种现象称为表面效应或集肤效应。感应加热就是利用集肤效应,依靠电流热效应把工件表面迅速加热到淬火温度的。感应圈用紫铜管制做,内通冷却水。当工件表面在感应圈内加热到一定温度时,立即喷水冷却,使表面层获得马氏体组织。
电笔的原理是欧姆定律。验电笔前端为金属探头,用来与所检测设备进行接触。后端也是金属物,可能是金属挂钩,也可能是金属片,用来与人体接触。中间的绝缘管内是能发光的氖灯、电阻以及压力弹簧。无论验电笔的类型如何,结构怎样,它们的工作原理是一样的。验电笔根据所测电压的不同分为三类:高压验电笔可以用来检测电压在10kV以上的项目;低压验电笔则适用于对电压范围在500V以下的带电设施的检测;当测试电压范围在6~24V之间时,人们常常使用弱电验电笔。
4.1.5.1 电磁感应模型
谐变电磁场中地下良导地质体因为电磁感应产生的异常场可通过图4.1.4说明。将交变电流I1=I10eiωt通入发射线圈T中,使其在周围产生足够强的一次交变磁场H1=H10eiωt。在一次谐变磁场的作用下,在发射线圈周围产生涡旋电场。在涡旋电场(感生电动势)作用下,地下良导地质体中形成感应电流。地质体中的感应电流又在其周围空间产生二次磁场。二次磁场与一次磁场形成总磁场。二次磁场仍然要作用于良导地质体,事实上,可以认为地下良导地质体产生的二次磁场是在总磁场作用下产生的。
图4.1.4 电磁感应原理示意图
设在一次磁场H1的激发下,地下良导体中形成感应电动势为
ε=iaωμH1(4.1.89)
式中:a为比例系数,其大小由发射线圈和导电地质体的大小、形状以及它们之间的距离、方位等因素决定。
若把地中导电地质体视为由电阻R和电感L组成的串联闭合回路,其等效回路阻抗为R+iωL,则产生的感应电流为
电法勘探
感应电流I2在其周围产生二次磁场H2。空间某点的二次磁场为
电法勘探
式中:G为几何因子;括号部分代表由地下导体电磁特性所决定的二次磁场响应函数。
按照电磁感应定律,在地质体中这个小区域内,由一次磁场直接感应的二次磁场的方向与该处的一次磁场是一致的,它要时刻反抗一次场的变化。但由一次磁场直接感应的二次磁场相位比一次磁场落后π/2,在谐变场的指数表示法中该场量前带虚数i,因此称为虚分量。直接感应的二次场仍然要对这个小区域产生作用,再感应出新的感应磁场。自感二次磁场相位与一次磁场一致,但方向相反。也可以说其方向与一次磁场的方向一致,而相位落后π。在谐变场的指数表示法中自感二次磁场表示为实部,因此称之为实分量。
自感二次磁场仍然要激发地质体产生新的涡流和磁场。事实上,二次磁场实分量是与一次磁场叠加在一起构成总磁场实分量。总磁场实分量激发出二次磁场虚分量,而二次磁场虚分量单独地激发出二次磁场实分量。总的二次磁场是其虚、实分量的合成。由于二次磁场虚分量相位比一次磁场落后π/2,二次磁场实分量相位比一次磁场落后π,由它们合成的总二次磁场比一次磁场落后一个介于π/2到π的相位角φ2。用复平面图表示它们的相位关系最为清楚。图4.1.5为某一磁场分量的相位矢量图,由图可见,H2滞后H1相位为 +φ2。滞后π/2是基本的感应定律造成的,φ2由良导体的性质及频率决定。由图可写出
电法勘探
显然,这一简单模型中φ2值与观测点位置无关。然而,在不同的观测点上二次磁场的大小是改变的。所以,在不同观测点上总磁场H的振幅以及与一次磁场H1间的相位角φ乃随测点发生变化,故产生电磁异常。测量总磁场振幅和相位的方法称为振幅相位法,而测量总磁场实、虚部的方法称为实、虚分量法。
图4.1.5 相位矢量图
4.1.5.2 二次磁场的频率特性
二次磁场的频率特性是指二次磁场的虚、实分量(或二次磁场的振幅和相位)相对于一次磁场随频率的变化规律。
根据式(4.1.91)绘制的实、虚分量频率特性曲线如图4.1.6所示。从图中可以看到,当频率很低时,二次磁场实分量近似与频率的平方成正比增加;当频率趋于无穷时,它趋于一个渐近值。当频率很低时,二次磁场虚分量近似与频率成正比增加;当频率趋于无穷时,它趋于零。在某个中间频率上,它取得极大值。此时,虚分量等于实分量。如果要观测磁场虚分量,在磁场虚分量取得极大值对应的频率观测是最有利的,因此,称这个频率为最佳频率,记为f0。
图4.1.6 实、虚分量的频率特性曲线
从式▽×E=iωμH可知,涡旋电场因涡旋电流(及其产生的磁场)的强度与总磁场的强度成正比,与频率成正比。保持一次磁场强度不变,当频率很低时,涡旋电场很弱,其产生的二次磁场也很弱。在二次场源处,由二次磁场虚分量感应产生的二次磁场实分量与该处的一次磁场相比很小。如果一次磁场强度不变,则涡旋电场虚分量及其产生的二次磁场虚分量的强度近似与频率成正比,而由二次磁场虚分量激发的二次磁场实分量近似与频率的平方成正比。
随着频率增加,二次磁场实分量迅速增强,因此总磁场实分量迅速变弱(方向相反)。在二次场源处,如果二次磁场实分量与该处的一次磁场相比足够大时,则随着频率增加,二次磁场虚分量的强度一方面要随着频率而增强;另一方面,又要随着总磁场实分量的削弱而削弱。频率较低时,频率增加使虚分量强度增加的作用更强,二次磁场虚分量总体上是随着频率而增强的。频率较高时,总磁场实分量的削弱使虚分量强度削弱的作用更强,二次磁场虚分量总体上是随着频率而减弱的。总的结果是,随着频率增加,开始二次磁场虚分量强度近似与频率成正比增加,之后其增加速度逐渐放慢,在某个频率达到极大,然后随着频率增加,二次磁场虚分量强度逐渐减弱,渐趋于零。
对于二次磁场实分量来说,一方面频率的增加使其强度增强,另一方面,激发它的二次磁场虚分量强度的减弱则逐渐减缓其增强的速度。总的结果是,开始二次磁场实分量近似与频率的平方成正比增强,之后其增强速度逐渐放慢,最后趋于一饱和值。在良导地质体表面,这一饱和值就等于一次磁场强度。也就是说,当频率趋于无穷时,感应的二次磁场实分量几乎将一次磁场抵消殆尽,使一次磁场不能进入良导地质体内部(趋肤深度趋于零),涡旋电流仅分布在良导地质体表面,呈现出最强烈的趋肤效应。
对比式(4.1.90)和式(4.1.91)可以看到,对于无磁性良导地质体,二次磁场的频率特性等效于感应电流的频率特性。因为感应电流正比于地质体的电导率和感应电动势,而感应电动势又正比于频率,所以,感应电流正比于地质体的电导率和电磁场频率。因此,电导率变化和频率变化对于感应电流及其产生的二次磁场的影响是相同的。上面所讨论的二次磁场随频率变化的特性完全等效于二次磁场随地质体的电导率变化的特性。也就是说,如果保持一次磁场的强度和频率不变,而改变地质体的电导率,二次磁场随地质体电导率变化的规律与保持一次磁场的强度和地质体的电导率不变,改变一次磁场频率,二次磁场随频率变化的规律将完全相同。因此,观测二次磁场的频率特性可以为判断地质体的导电性提供信息。
如果地质体具有高导磁性,在一次场作用下,则它还要产生磁化二次磁场,以磁荷观点看,所谓磁化也就是地质体的分子安培电流形成的微小磁偶极子在外磁场作用下定向排列。磁化二次磁场只有实分量,它与感应产生的二次磁场实分量具有不同的特点:①磁化二次磁场的强度与电磁场频率无关,只与介质的磁性有关;②在二次场源处,感应产生的二次磁场实分量与一次磁场方向相反,而磁化二次磁场的方向与一次磁场方向相同。磁化二次磁场与感应产生的二次磁场实分量叠加构成二次磁场实分量。对于有磁性的良导地质体,由于磁化二次磁场的加入,使其二次磁场虚、实分量的频率特性曲线发生了一定的变化,其中,最明显的就是频率趋于零时,二次磁场实分量不趋于零,而是趋于磁化二次磁场的某个值。随着频率增加,感应二次磁场实分量逐渐增强,在某个频率,感应二次磁场实分量正好抵消磁化二次磁场,使二次磁场实分量为零,这个频率称为临界频率,记为fc。
综合以上分析可知,电磁法上可用来寻找导电、导磁矿体。正如前面所说的那样,只有对高导磁矿体才考虑磁化二次磁场。因此,在大多数电磁法勘探中,为使问题简化,都可以认为岩、矿石是无磁性的,其磁导率等于真空中的磁导率。
4.1.5.3 二次磁场的时间特性
为了建立时间域电磁法的基本概念,现从式(4.1.91)出发讨论I2的时间特性。傅里叶变换理论告诉我们,任何满足傅里叶积分定理的函数f(t)在它连续点处有
电法勘探
式(4.1.92)称为傅里叶变化对,式中Ω为角频率。这两个式子的含义是,时间域函数f(t)通过傅里叶变换可以转换为频率域函数F(ω);反过来,频率域函数F(ω)通过傅里叶逆变换可以转换为时间域函数f(t)。
在时间域电磁法中使用脉冲电磁场作为激励场源,使用较多的是方波脉冲。为简单起见,我们讨论采用单阶跃波激励源的情况。此时,一次磁场H1可表示为阶跃磁场:
电法勘探
式中:u(t)为单位阶跃函数。
电法勘探
将式(4.1.93)代入式(4.1.92)的第一式可得圆频率为ω的一次磁场为
电法勘探
按照式(4.1.90),一次磁场H1(ω)在闭合回路中激发的感应电流为
电法勘探
将所有频率的感应电流叠加起来,便得到时间域的感应电流
电法勘探
令A=R/L,查表可得
电法勘探
式(4.1.94)表明,在一次磁场截断后,闭合回路中激发的感应电流具有指数衰减形式。衰减的速度取决于A=R/L的值,回路的导电性能越差,A 越大,感应电流衰减也越快。图4.1.7 为两条不同A 值的时间特性曲线。
图4.1.7 两条不同A值的时间特性曲线示意图
从物理角度看,在一次磁场截断时,局部导体周围的磁场剧烈衰减,在导体中产生感应电流。此感应电流由于热损耗趋于消失,使得它产生的二次磁场也趋于消失。二次磁场的衰减变化又在导体中产生新的感应电流。这样,感应电流及其产生的二次磁场的衰减成为一个渐变的过渡过程。导体导电性越好,其感应电流及产生的二次磁场的衰减越慢。由此可见。一次磁场截断后,导电性差的地质体的二次磁场异常将很快消失,而导电性良好的地质体的二次磁场异常则能延续较长时间,在延迟较晚的时间仍能观测到。也正是由于这个原因,在判断地质体导电性优劣时,时间域电磁法具有比频率域电磁法更简明的标准。
4.1.5.4 交变电磁场的椭圆极化
依据前面的分析,当地下存在导电地质体时,在交变电磁场(一次场)的作用下,导体中将产生涡流(感应电流),涡流又在其周围产生二次磁场(二次场)。二次场的出现使一次场发生畸变,一般说,一次场和二次场叠加后的总场在强度、相位和方向上与一次场不同。这时总场(磁场H和电场E)矢量端点随时间变化的轨迹为一椭圆,称其为椭圆极化场。
在笛卡尔坐标系中,假定用N的三个分量Nx、Ny、Nz来描述电场E和磁场H,在一般情况下可写成
电法勘探
式中:N0x、N0y、N0z为场的振幅;φx、φy、φz为电场和磁场之间的相位移。
现讨论x、y平面内场的极化情况。由式(4.1.95)中的第一、二式,可得
Nx/N0x=cosωtcosφx-sinωtsinφx (4.1.96)
Ny/N0y=cosωtcosφy-sinωtsinφy (4.1.97)
用cosφy乘以方程式(4.1.96),用cosφx乘以方程式(4.1.97),然后取两个表达式的差,可得
电法勘探
同样,用sinφy乘以方程式(4.1.96),用sinφx乘以方程式(4.1.97),然后取两个表达式的差,可得
电法勘探
把式(4.1.98)和式(4.1.99)平方再相加,可以消去时间变量
电法勘探
或
电法勘探
式(4.1.100)为以Nx及Ny为变量的椭圆方程。
当φx=φy时,即在x、y平面内无相位差时,式(4.1.100)变为
电法勘探
这意味着场是线性极化的。
如果φx-φy=π/2及N0x=N0y=c,有
电法勘探
则场在x、y平面内为圆极化。
电磁场的椭圆极化现象是存在感应二次场的重要特征,它反映了良导地质体的存在。因此,可以利用电磁场的椭圆极化现象探测良导地质体。在复杂介质中,场矢量的大小和方向通常是随时间变化的,我们观测到场椭圆极化而不是线极化,因此我们必须借助张量阻抗来描述椭圆极化情况。
电磁感应现象是放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流。
电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律,电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象,例如,闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,产生的电流称为感应电流,产生的电动势(电压)称为感应电动势。
电磁感应定律中电动势的方向可以通过楞次定律或右手定则来确定。右手定则内容:伸平右手使拇指与四指垂直,手心向着磁场的N极,拇指的方向与导体运动的方向一致,四指所指的方向即为导体中感应电流的方向(感应电动势的方向与感应电流的方向相同)。
楞次定律指出:感应电流的磁场要阻碍原磁通的变化。简而言之,就是磁通量变大,产生的电流有让其变小的趋势;而磁通量变小,产生的电流有让其变大的趋势。
电磁感应科学原理
电磁感应的本质可以追塑到麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场在周围空间产生电场,当导体处在此电场中时,导体中的自由电子在电场力作用下作定向移动而产生电流即感应电流;如果不是闭合回路,则导体中自由电子的定向移动使断开处两端积累正、负电荷而产生电势差----感应电动势。
电磁感应的概念
电磁感应(Electromagnetic induction) 现象是指放在 变化磁通量中的 导体,会产生 电动势。此电动势称为感应电动势或 感生电动势,若将此导体闭合成一 回路,则该电动势会驱使电子流动,形成 感应电流(感生电流) 迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人,虽然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能对此有所预见。
电磁感应是指因为 磁通量变化产生感应 电动势的现象。 电磁感应现象的发现,是 电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能 开辟了道路,在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现,标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明,电磁感应在电工、 电子技术、 电气化、 自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。
若闭合电路为一个n匝的线圈,则又可表示为:式中n为线圈匝数,ΔΦ为磁通量变化量,单位Wb(韦伯) ,Δt为发生变化所用时间,单位为s.ε 为产生的感应电动势,单位为V( 伏特,简称伏)。电磁感应俗称磁生电,多应用于 发电机。
电磁感应的’知识
一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其 电磁感应他形式能转化为 电能的特点 电磁感应和规律,其核心是 法拉第电磁感应定律和楞次定律。
楞次定律表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流( 电能)必须克服感应电流产生的 安培力 做功,需外界做功,将其他形式的能转化为电能。 法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的,磁通量的变化率越大,感应电动势越大,外界做功的能力也越大。
二是电路及力学知识。主要讨论 电能在电路中传输、分配,并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律( 欧姆定律、 电阻定律和 焦耳定律)和力学中的 牛顿定律、 动量定理、 动量守恒定律、 动能定理和 能量守恒定律等概念。
三是右手定则。右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁力线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线 运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流的方向。
电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆,并与左手定则区分,可以记忆成: 左力右电(即左手定则判断力的方向, 右手定则判断电流的方向)。或者左力右感、左生力右通电。
电磁感应的应用
动圈式话筒
在剧场里,为了使观众能听清演员的声音,常常需要把声音放大,放大声音的装 电磁感应置主要包括话筒,扩音器和扬声器三部分。话筒是把 声音转变为电信号的装置。图2是动圈式话筒构造原理图,它是利用电磁感应现象制成的,当 声波使金属膜片振动时,连接在膜片上的线圈(叫做音圈)随着一起振动,音圈在 永久磁铁的磁场里振动,其中就产生感应电流( 电信号),感应电流的大小和方向都变化,变化的振幅和频率由声波决定,这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器,从 扬声器中就发出放大的声音。
磁带录音机
磁带 录音机主要由机内话筒、 磁带、录放磁头、放大电路、扬声器、传动机构等部分组成,是录音机的录、放原理示意图。录音时,声音使话筒中产生随声音而变化的感应电流——音频电流,音频电流经放大电路放大后,进入录音磁头的线圈中,在磁头的缝隙处产生随音频电流变化的磁场。磁带紧贴着磁头缝隙移动,磁带上的磁粉层被 磁化,在磁带上就记录下声音的磁信号。
放音是录音的逆过程,放音时,磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过,磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流,感应电流的变化跟记录下的磁信号相同,所以线圈中产生的是音频电流,这个电流经放大电路放大后,送到扬声器,扬声器把音频电流还原成声音。
在录音机里,录、放两种功能是合用一个磁头完成的,录音时磁头与话筒相连;放音时磁头与扬声器相连。
汽车车速表
汽车驾驶室内的车速表是指示汽车行驶速度的 仪表。它是利用电磁感应原理,使 电磁感应表盘上指针的 摆角与汽车的行驶速度成正比。车速表主要由驱动轴、磁铁、速度盘, 弹簧游丝、指针轴、指针组成。其中 永久磁铁与驱动轴相连。在 表壳上装有刻度为公里/小时的表盘。
永久磁铁的磁感线方向如图1所示。其中一部分磁感线将通过速度盘,磁感线在速度盘上的分布是不均匀的,越接近 磁极的地方磁感线数目越多。当驱动轴带动 永久磁铁转动时,则通过速度盘上各部分的磁感线将依次变化,顺着磁铁转动的前方,磁感线的数目逐渐增加,而后方则逐渐减少。由法拉第电磁感应原理知道,通过 导体的磁感线数目发生变化时,在导体内部会产生感应电流。又由楞次定律知道,感应电流也要产生磁场,其磁感线的 方向是阻碍(非阻止)原来磁场的变化。用楞次定律判断出,顺着磁铁转动的前方,感应电流产生的磁感线与磁铁产生的磁感线方向相反,因此它们之间互相排斥;反之后方感应电流产生的磁感线方向与磁铁产生的磁感线方向相同,因此它们之间相互吸引。由于这种吸引作用,速度盘被磁铁带着转动,同时轴及指针也随之一起转动。
为了使指针能根据不同车速停留在不同位置上,在指针轴上装有弹簧游丝,游丝的另一端固定在铁壳的架上。当速度盘转过一定角度时,游丝被扭转产生相反的 力矩,当它与 永久磁铁带动速度盘的力矩相等时,则速度盘停留在那个位置而处于 平衡状态。这时,指针轴上的指针便指示出相应的车速数值。
永久磁铁转动的速度和汽车行驶速度成正比。当汽车行驶 速度增大时,在速度盘中感应的电流及相应的带动速度盘转动的力矩将按比例地增加,使指针转过更大的角度,因此车速不同指针指出的车速值也相应不同。当汽车停止行驶时,磁铁停转,弹簧游丝使指针轴复位,从而使指针指在“0”处。
电磁炉工作原理
电磁炉是利用交变电流通过线圈产生方向不断改变的交变磁场,而处于交变磁场中的导体内部就会产生涡旋电流,而这个是涡旋电场推动导体中载流子(锅里面的电子不一定是铁原子)运动所致。涡旋电流的焦耳效应会使导体温度上升,从而实现了加热。
工作原理图
扩展资料:
电磁炉的构成
电磁炉主要是有能够产生高频交变磁场电子线路系统(含电磁炉线圈盘)和固定电子线路系统两个结构组成的(含能承受高温和冷热急变的炉面板)。电子线路系统包括了:功率板、主机板、灯板(操控显示板)、温控、线圈盘及热敏支架、风机、电源线等。
电磁炉的特点
电磁炉是利用线圈在控制电路的作用下产生低频的交变磁场,经过到导磁性(铁质)锅具产生大量的密集涡流,并且还兼有感应电流转化为热量来加热食物,能源效率是非常高的。其使用的铁质、特殊不锈钢或者珐琅(平底锅具),其锅底直径最好以12-26厘米为宜。电磁炉附有温度控制器,可防过热,省电又安全。
电磁炉的优缺点
优点:电磁炉是用电大户,作为厨房的主流厨具,功率选择上面一定要在1600W以上,但是因为电磁炉加热升温快速,电价相对有比较低,所以计算起来,所花费的并不是很多,还有就是电磁炉售价相比其他同类型电器,售价是很低的,而且很多购买之后还会送锅具,对于居室狭小的用户来说,电磁炉节省地方,一些外地打工人员,用时把它从床下拿出,用完再塞进去很是便利。
缺点:因为电磁炉产生的磁场不可能100%被锅具吸收,部分磁场从锅具周围向外泄漏,就形成电磁辐射。电磁炉的辐射频率虽然大约相当于手机信号频率的六十分之一,但是真正决定辐射大小的功率却要比手机信号大得多,这个辐射功率主要取决于电磁炉的电磁波的泄漏值,泄漏越大对使用者的伤害就越大,由于这种伤害是我们肉眼看不到的,因此电磁炉被称为“隐形杀手”,长期或长时间使用对人的身体健康会有较大的负面影响。
原理是电磁感应现象。
有磁铁,还要有一个线圈,线圈与磁铁要有相对运动,
产生电磁感应现象,即发电,可使灯泡发光。
电磁感应
电磁感应(Electromagnetic induction)现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人,虽然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能对此有所预见。
电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现,是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现,标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明,电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。
若闭合电路为一个n匝的线圈,则又可表示为:式中n为线圈匝数,ΔΦ为磁通量变化量,单位Wb(韦伯) ,Δt为发生变化所用时间,单位为s.ε 为产生的感应电动势,单位为V(伏特,简称伏)。电磁感应俗称磁生电,多应用于发电机。
基本概念
1831年,一位叫迈克尔.法拉第的科学家发现了磁与电之间的相互联系和转化关系。只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流。这种利用磁场产生电流的现象称为电磁感应(Electromagnetic induction),产生的电流叫做感应电流。
电磁感应现象的产生条件有两点(缺一不可)。
l 闭合电路。
l 穿过闭合电路的磁通量发生变化。
让磁通量发生变化的方法有两种,如图1所示。一种方法是让闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感线的运动;另一种方法是让磁场在导体内运动。
电磁感应的现象
(1)电磁感应现象:闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动,电路中产生感应电流。
(2)感应电流:在电磁感应现象中产生的电流。
电磁灶是应用电磁感应图片
(3)产生电磁感应现象的条件:
①两种不同表述
a.闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动
b.穿过闭合电路的磁场发生变化
②两种表述的比较和统一
a.两种情况产生感应电流的根本原因不同
闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动时,是导体中的自由电子随导体一起运动,受到的洛伦兹力的一个分力使自由电子发生定向移动形成电流,这种情况产生的电流有时称为动生电流。
穿过闭合电路的磁场发生变化时,根据电磁场理论,变化的磁场周围产生电场,电场使导体中的自由电子定向移动形成电流,这种情况产生的电流称为感应电流或感生电流。
b.两种表述的统一
两种表述可统一为穿过闭合电路的磁通量发生变化。
③产生电磁感应现象的条件
不论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生。
条件:a.闭合电路;b.一部分导体 ; c.做切割磁感线运动
电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现,是电磁学领域中最伟大的成就之一。
因磁通量变化产生感应电动势的现象,闭合电路的一部份导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中就会产生电流。这种现象叫电磁感应现象。产生的电流称为感应电流。
电磁炉工作原理详细介绍电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板,交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场,磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时,产生涡流,令锅底迅速发热,达到加热食品的目的。电磁炉加热原理如图所示,灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板(结晶玻璃),台面下边装有高频感应加热线圈(即励磁线圈)、高频电力转换装置及相应的控制系统,台面的上面放有平底烹饪锅。其工作过程如下:电流电压经过整流器转换为直流电,又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电,将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上,由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换,所产生的焦耳热就是烹调的热源。1、概述电磁灶是应用电磁感应原理进行加热工作的,是现代家庭烹饪食物的先进电子炊具。它使用起来非常方便,可用来进行煮、炸、煎、蒸、炒等各种烹调操作。特点:效率高、体积小、重量轻、噪音小、省电节能、不污染环境、安全卫生,烹饪时加热均匀、能较好地保持食物的色、香、味和营养素,是实现厨房现代化不可缺少的新型电子炊具。电磁灶的功率一般在700-1800W左右。电磁炉按感应线圈中的电流频率分为低频和高频两大类,相比较高频电磁灶受热效率高,比较省电。按样式分类,可以分以下三种。台式电磁炉:分为单头和双头两种,具有摆放方便、可移动性强等优点。因为价格低较受欢迎。埋入式电磁炉:是将整个电磁炉放入橱柜面内,然后在台面上挖个洞,使灶面与橱柜台面成一个平面。业内专家认为这种安装方法只求美观,但不科学,很大一部分消费群体把电磁炉当做火锅,埋入式炒菜并不方便。嵌入式电磁炉:可适应不同锅具的需要,不再对锅具有特殊要求。本文主要介绍利用SPMC65P2404芯片来实现电磁炉的设计。SPMC65P2404是凌阳推出的一款工业控制8位单片机,具有很高的性价比,抗干扰能力强,非常适合应用于工业控制类、家电类产品的设计。使用SPMC65P2404设计的电磁炉具有如下性能:六种加热模式:火锅、煎炸、炒菜、烧烤、蒸煮、烧焖;一种自动工作模式:烧水;最大720分钟的定时开机功能;2小时自动关机保护功能;小物件检测功能,对不合适的物件不进行加热;系统采用过流、过压、超温等多种保护措施;采用开关电源,使系统能够在180~250V的电压范围内正常工作;系统设置了故障报警功能,方便故障查找及检修;系统含有自检程序,方便生产测试。2、电磁炉设计要求电磁炉作为一种普遍的家用产品,除了要具有基本的加热功能外,它的安全性能及稳定性能是设计的关键。电磁炉设有多种保护装置,包括小物件检测、过热自动停机保护、过压或欠压自动停机保护、空烧自动停止加热保护、2小时断电保护、1~2分钟自动停机保护以及声光报警显示等。综合起来,电磁炉可由下述技术特性参数考核:(1)自身保护特性。输出开关管是电磁炉的关键元件,工作于高电压、大功率状态,受成本和器件参数限制,设计时不可能有很大的富裕量,故在工作过程中,若电源电压过高、工作状态切换时产生瞬间冲击、电流增大、机内温升过高、铁锅挪离灶板或空载,开关管都可能损坏。因此,应保证过压、过流、过温、锅检测等保护装置正常;(2)锅底温度控制特征。锅底发热直接传至灶板(陶瓷玻璃),灶板是导热材料,故一般都将热敏元件安装在灶板底部,探测锅底的温度;(3)功率稳定性。电磁炉应具有输出功率自动调整功能,以改善电源适应性和负载适应性;(4)电磁兼容性。该性能涉及对其余家电的干扰和对人体的危害。电磁炉均在电源回路中设有LC滤波电路并用金属围框吸收漏磁通,同时采用脉冲方式,使平均辐射功率控制在最小限度;在实现以上电磁炉的性能规格的基础上,我们设计的电磁炉还具有以下的功能规格:手动控制火力,从300W~1800W 的范围,共分为14 档火力,每档均有稳定的功率;手动定温选择,从70 ~240℃的范围,共分为6 档定温选择,每档都能达到精确定温;自动烹调功能,内部自带1 自动烹调功能:烧水。6 种自选功能:火锅,炒菜,蒸煮,炖焖,煎炸,烧烤,其中火锅,炒菜可以调节不同的火力档位;蒸煮,炖焖,煎炸,烧烤4 种功能可以选择不同的温度。可以实现1~720 分钟预约开机功能,1~180 分钟的定时关机功能。系统提供2 小时自动关机的保护功能。3、系统硬件设计系统采用SPMC65P2404 作为主控MCU,主要模式有:键盘扫描,锅体温度检测,IGBT温度检测,电流过流检测,超压欠压检测,振荡信号检测,风扇控制,数码管显示控制,
电磁感应(Electromagic induction)现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)麦可·法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人,虽然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能对此有所预见。
电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现,是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现,标志著一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明,电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛套用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。
若闭合电路为一个n匝的线圈,则瞬时电动势又可表示为:ε =n*ΔΦ/Δt(Δt→0)。式中n为线圈匝数,ΔΦ为磁通量变化量,单位Wb(韦伯) ,Δt为发生变化所用时间,单位为s(秒)。ε 为产生的感应电动势,单位为V(伏特,简称伏)。电磁感应俗称磁生电,多套用于发电机。