浙江省2018-2019版高中物理 第四章 電磁感應 第7課時 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動課件 新人教版選修3-2.ppt

第7課時渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動,研究選考把握考情,知識點一渦流,基 礎 梳 理,1.定義：用整塊金屬材料作鐵芯繞制的線圈，當線圈中通有_的電流時，變化的電流會產(chǎn)生變化的_ ，變化的磁場穿過_ ，整個鐵芯會自成回路，產(chǎn)生_，這種電流看起來像水中的旋渦，把這種電流叫做渦電流，簡稱渦流。,變化,磁場,鐵芯,感應電流,2.應用 (1)渦流熱效應的應用，如_。 (2)渦流磁效應的應用，如_。 3.防止：電動機、變壓器等設備中應防止渦流過大而導致浪費能量，損壞電器。 (1)途徑一：增大鐵芯材料的_。 (2)途徑二：用互相絕緣的_疊成的鐵芯代表整塊硅鋼鐵芯。,真空冶煉爐,探雷器,電阻率,硅鋼片,1.對渦流的理解： (1)本質(zhì)：電磁感應現(xiàn)象。 (2)條件：穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化，并且金屬塊本身構成閉合回路。 (3)特點：整個導體回路的電阻一般很小，感應電流很大。故金屬塊的發(fā)熱功率很大。 2.產(chǎn)生渦流的兩種情況： (1)塊狀金屬放在變化的磁場中； (2)塊狀金屬進出磁場或在非勻強磁場中運動。,要 點 精 講,3.產(chǎn)生渦流時的能量轉(zhuǎn)化：伴隨著渦流現(xiàn)象，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。例如，金屬塊放在了變化的磁場中，則磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；如果是金屬塊進出磁場或在非勻強磁場中運動，則由于克服安培力做功，金屬塊的機械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。,【例1】 光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖1所示，拋物線的方程為yx2，其下半部處在一個水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是ya的直線(如圖中的虛線所示)。一個小金屬塊從拋物線上yb(ba)處以速度v沿拋物線下滑，假設曲面足夠長，則金屬塊在曲面上滑動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是(),圖1,答案D,名師點睛部分同學在處理此題時誤認為金屬最終停在O點，原因是沒有認識到金屬塊只在進出磁場時產(chǎn)生焦耳熱，當金屬塊整體在磁場中運動時，不產(chǎn)生渦流，所以不損失機械能。,【跟蹤訓練】 如圖所示，A、B兩圖是把帶絕緣層的線圈繞在軟鐵上，C、D兩圖是把帶絕緣層的線圈繞在有機玻璃上，則能產(chǎn)生渦流的是(),解析只有穿過整個導體的磁通量發(fā)生變化，才產(chǎn)生渦流，B是直流電源不能產(chǎn)生渦流，C、D不是導體，故只有A能產(chǎn)生渦流。 答案A,知識點二電磁阻尼和電磁驅(qū)動,1.電磁阻尼 (1)定義：當導體在磁場中運動時，_電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是_導體的運動。 (2)應用：磁電式儀表中利用電磁阻尼使指針迅速停止，便于讀數(shù)。 2.電磁驅(qū)動 (1)定義：磁場相對于導體轉(zhuǎn)動時，導體中會產(chǎn)生感應電流，感應電流使導體受到_的作用，使導體運動起來。 (2)應用：交流感應電動機。,基 礎 梳 理,感應,阻礙,安培力,要 點 精 講,要點1電磁阻尼的產(chǎn)生原理和應用 (1)產(chǎn)生：閉合回路的部分導體在做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電流時，導體在磁場中就要受到安培力的作用，根據(jù)楞次定律，安培力總是阻礙導體的運動，于是產(chǎn)生電磁阻尼。任何在磁場中運動的導體，只要給感應電流提供回路，就會存在電磁阻尼作用。,(2)應用舉例：使用磁電式電表進行測量時，總希望指針擺到所示值的位置時便迅速地穩(wěn)定下來，以便讀數(shù)。由于指針轉(zhuǎn)軸的摩擦力矩很小，若不采取其他措施，線圈及指針將會在所示值附近來回擺動，不易穩(wěn)定下來。為此，許多電表把線圈繞在閉合的鋁框上，當線圈擺動時，在閉合的鋁框中將產(chǎn)生感應電流，從而獲得電磁阻尼，以使線圈迅速穩(wěn)定在所示值的位置。電氣列車中的電磁制動器也是根據(jù)電磁阻尼這一原理制成的。,【例2】 如圖2所示，條形磁鐵用細線懸掛在O點。O點正下方固定一個水平放置的鋁線圈。讓磁鐵在豎直面內(nèi)擺動，下列說法中正確的是(),圖2 A.磁鐵左右擺動一次，線圈內(nèi)感應電流的方向改變2次 B.磁鐵始終受到感應電流磁場的斥力作用 C.磁鐵所受到的感應電流對它的作用力始終是阻力 D.磁鐵所受到的感應電流對它的作用力有時是阻力，有時是動力,解析磁鐵向下擺動時，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流(從上面看)，并且磁鐵受到感應電流對它的作用力為阻力，阻礙它靠近；磁鐵向上擺動時，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應電流(從上面看)，磁場受感應電流對它的作用力仍為阻力，阻礙它遠離，所以磁場在左右擺動一次過程中，電流方向改變3次，感應電流對它的作用力始終是阻力，只有C項正確。 答案C,名師點睛電磁感應現(xiàn)象中感應電流所受的安培力總是阻礙導體和磁場間的相對運動。,要點2對電磁驅(qū)動原理的分析,當蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量就發(fā)生變化。例如，線圈處于圖3所示的初始位置時，穿過線圈的磁通量為0，蹄形磁鐵一轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量就增加了。根據(jù)楞次定律，此時線圈中就有感應電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，因而線圈會跟著一起轉(zhuǎn)動起來。線圈轉(zhuǎn)動的方向與磁鐵轉(zhuǎn)動的方向相同，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速，即同向異步。,圖3,【例3】 甲、乙兩個完全相同的銅環(huán)可繞固定軸OO旋轉(zhuǎn)，當給以相同的初始角速度開始轉(zhuǎn)動后，由于阻力，經(jīng)相同的時間后便停止；若將環(huán)置于磁感應強度為B且大小相同的勻強磁場中，甲環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向平行，乙環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，如圖4所示，當甲、乙兩環(huán)同時以相同的角速度開始轉(zhuǎn)動后，則下列判斷正確的是(),圖4,A.甲環(huán)先停 B.乙環(huán)先停 C.兩環(huán)同時停下 D.無法判斷兩環(huán)停止的先后順序 解析乙環(huán)產(chǎn)生感應電流，機械能不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而甲環(huán)不產(chǎn)生感應電流，故乙環(huán)先停下來，選項B正確。 答案 B,1.如圖5所示，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運動，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運動，則小球的材料可能是(),圖5 A.鐵 B.木 C.銅 D.鋁 解析小球做減速運動說明小球受到安培力的阻礙作用，即小球內(nèi)產(chǎn)生了渦流，顯然B不滿足條件。若小球材料是鐵則會被磁化，應做加速運動，所以A錯誤，C、D正確。 答案CD,2.關于電磁驅(qū)動，下列說法正確的是(),A.磁場相對于導體轉(zhuǎn)動時，導體中會產(chǎn)生感應電流，感應電流使導體受到安培力的作用，安培力使導體運動起來，這種作用稱為電磁驅(qū)動 B.在電磁驅(qū)動的過程中，通過安培力做功使電能轉(zhuǎn)化為導體的機械能 C.在電磁驅(qū)動中，主動部分與被動部分的運動(或轉(zhuǎn)動)方向相反 D.電磁驅(qū)動是由于磁場運動引起磁通量變化而產(chǎn)生感應電流，從而使導體受到安培力的作用而運動 解析根據(jù)電磁驅(qū)動的定義可知，選項A、B、D正確；在電磁驅(qū)動中，主動部分與被動部分的運動(或轉(zhuǎn)動)方向相同，且被動部分的速度(或角速度)較小，選項C錯誤。 答案ABD,3.關于電磁阻尼，下列說法正確的是(),A.當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導體運動的現(xiàn)象稱為電磁阻尼 B.磁電式儀表正是利用電磁阻尼的原理使指針迅速停下來，從而便于讀數(shù) C.電磁阻尼是導體因感應電流受到的安培力對導體做負功，阻礙導體運動 D.電磁阻尼現(xiàn)象實質(zhì)上不是電磁感應現(xiàn)象，但分析時同樣遵循楞次定律 解析根據(jù)電磁阻尼的定義知，選項A、B、C正確；電磁阻尼現(xiàn)象實質(zhì)上是電磁感應現(xiàn)象，分析時不僅遵循楞次定律，同樣也遵循法拉第電磁感應定律，選項D錯誤。 答案ABC,4.如圖6所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸OO轉(zhuǎn)動。從上向下看，當磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時，則(),A.線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 B.線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比磁鐵小 C.線圈轉(zhuǎn)動時將產(chǎn)生變化的電流 D.線圈轉(zhuǎn)動時感應電流的方向始終是abcda,圖6,解析當磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時，相當于磁鐵不動而線圈順時針旋轉(zhuǎn)切割磁感線，線圈中產(chǎn)生變化的電流，故選項C正確，D錯誤；由楞次定律的推廣含義可知，線圈將與磁鐵同向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動的角速度一定小于磁鐵轉(zhuǎn)動的角速度。如果兩者的角速度相同，磁感線與線圈處于相對靜止，線圈不切割磁感線，無感應電流產(chǎn)生，故選項A錯誤，B正確。 答案 BC,