Question

【题目】如图所示为家用单相电能表的结构示意图. 其中电流线圈串联在电路中，电压线圈则并联在电路中，通过电流线圈和电压线圈的交变电流产生的交变磁场使铝盘中产生涡旋电流，交变磁场对涡旋电流的安培力推动铝盘转动，转动方向如图中箭头所示.铝盘受到的电磁力矩（动力矩）与通过用电器的总电流（即为通过电流圈的电流）成正比，还跟电流与电压的相位差有关. 旁边还固定一块U 形永久磁铁，铝盘转动时要从磁铁两极之间通过. 磁铁的作用有两个：一是使得电流线圈中的电流一定时，铝盘保持一定的转速；二是当停止用电时，铝盘随即刹车，避免由于惯性继续转动而带来的计量误差. 请简要说明制动永久磁铁起上述作用的物理原理.

Answer 1

【答案】（1）由于铝盘在制动永久磁铁的磁场中运动，切割磁感线铝盘中产生感应电流（涡流），根据愣次定律及左手定则可以判定，该感应电流在磁铁的磁场中受到安培力的作用阻碍铝盘的转动，即产生阻碍转动的力矩.

（2）当该阻碍转动的力矩与使它转动的电磁力矩平衡时，转速达到稳定.

（3）用户电流变大时，电磁力矩变大，铝盘转速加快，制动永久磁铁产生的阻碍转动的力矩也变大，从而达到新的平衡.

（4）当停止用电时，铝盘失去继续转动的动力，在制动永磁铁的作用下随即停止运动。

【解析】

（1）由于铝盘在制动永久磁铁的磁场中运动，切割磁感线铝盘中产生感应电流（涡流），根据愣次定律及左手定则可以判定，该感应电流在磁铁的磁场中受到安培力的作用阻碍铝盘的转动，即产生阻碍转动的力矩.

（2）当该阻碍转动的力矩与使它转动的电磁力矩平衡时，转速达到稳定.

（3）用户电流变大时，电磁力矩变大，铝盘转速加快，制动永久磁铁产生的阻碍转动的力矩也变大，从而达到新的平衡.

（4）当停止用电时，铝盘失去继续转动的动力，在制动永磁铁的作用下随即停止运动。