Question

【題目】如圖所示為家用單相電能表的結(jié)構(gòu)示意圖. 其中電流線圈串聯(lián)在電路中，電壓線圈則并聯(lián)在電路中，通過電流線圈和電壓線圈的交變電流產(chǎn)生的交變磁場使鋁盤中產(chǎn)生渦旋電流，交變磁場對渦旋電流的安培力推動鋁盤轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向如圖中箭頭所示.鋁盤受到的電磁力矩（動力矩）與通過用電器的總電流（即為通過電流圈的電流）成正比，還跟電流與電壓的相位差有關. 旁邊還固定一塊U 形永久磁鐵，鋁盤轉(zhuǎn)動時要從磁鐵兩極之間通過. 磁鐵的作用有兩個：一是使得電流線圈中的電流一定時，鋁盤保持一定的轉(zhuǎn)速；二是當停止用電時，鋁盤隨即剎車，避免由于慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動而帶來的計量誤差. 請簡要說明制動永久磁鐵起上述作用的物理原理.

Answer 1

【答案】（1）由于鋁盤在制動永久磁鐵的磁場中運動，切割磁感線鋁盤中產(chǎn)生感應電流（渦流），根據(jù)愣次定律及左手定則可以判定，該感應電流在磁鐵的磁場中受到安培力的作用阻礙鋁盤的轉(zhuǎn)動，即產(chǎn)生阻礙轉(zhuǎn)動的力矩.

（2）當該阻礙轉(zhuǎn)動的力矩與使它轉(zhuǎn)動的電磁力矩平衡時，轉(zhuǎn)速達到穩(wěn)定.

（3）用戶電流變大時，電磁力矩變大，鋁盤轉(zhuǎn)速加快，制動永久磁鐵產(chǎn)生的阻礙轉(zhuǎn)動的力矩也變大，從而達到新的平衡.

（4）當停止用電時，鋁盤失去繼續(xù)轉(zhuǎn)動的動力，在制動永磁鐵的作用下隨即停止運動。

【解析】

（1）由于鋁盤在制動永久磁鐵的磁場中運動，切割磁感線鋁盤中產(chǎn)生感應電流（渦流），根據(jù)愣次定律及左手定則可以判定，該感應電流在磁鐵的磁場中受到安培力的作用阻礙鋁盤的轉(zhuǎn)動，即產(chǎn)生阻礙轉(zhuǎn)動的力矩.

（2）當該阻礙轉(zhuǎn)動的力矩與使它轉(zhuǎn)動的電磁力矩平衡時，轉(zhuǎn)速達到穩(wěn)定.

（3）用戶電流變大時，電磁力矩變大，鋁盤轉(zhuǎn)速加快，制動永久磁鐵產(chǎn)生的阻礙轉(zhuǎn)動的力矩也變大，從而達到新的平衡.

（4）當停止用電時，鋁盤失去繼續(xù)轉(zhuǎn)動的動力，在制動永磁鐵的作用下隨即停止運動。