（新課標）2018-2019學年高考物理 主題三 電磁感應及其應用 3.1 電磁感應 3.1.7 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動課件 新人教版選修3-2.ppt

3.1.7渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動,一、渦流 1.定義：在變化的磁場中的導體內(nèi)產(chǎn)生的_，就像水中的漩渦，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流。 2.特點：若金屬的電阻率小，渦流往往很強，產(chǎn)生的_很多。 3.應用 (1)渦流_的應用：如真空冶煉爐。 (2)渦流_的應用：如探雷器、安檢門。,感應電流,熱量,熱效應,磁效應,4.防止 電動機、變壓器等設備中為防止鐵芯中_而導致浪費能量，損壞電器，應采取如下措施。 (1)途徑一：增大鐵芯材料的_。 (2)途徑二：用相互絕緣的_的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯。,渦流過大,電阻率,硅鋼片疊成,思考判斷 (1)渦流也是一種感應電流。( ) (2)導體中有渦流時，導體沒有和其他元件組成閉合回路，故導體不會發(fā)熱。 ( ) (3)利用渦流制成的探測器也可探測毒品。 ( ) (4)渦流是一種有害的電磁感應現(xiàn)象。 ( ),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，導體中會產(chǎn)生感應電流，感應電流會使導體受到安培力，安培力總是_導體運動的現(xiàn)象。 (2)應用：磁電式儀表中利用_使指針迅速停下來，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，在導體中會產(chǎn)生感應電流，感應電流使導體受到_的作用，_使導體運動起來的現(xiàn)象。 (2)應用：交流感應電動機。,阻礙,電磁阻尼,安培力,安培力,思維拓展 一個閉合線圈放在蹄形磁鐵的兩磁極之間，如圖1所示，蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞軸轉(zhuǎn)動。當蹄形磁鐵順時針轉(zhuǎn)動時，線圈也順時針轉(zhuǎn)動；磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時，線圈也逆時針轉(zhuǎn)動。 圖1,(1)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量是否變化？ (2)線圈轉(zhuǎn)動起來的動力是什么力？線圈的轉(zhuǎn)動速度與磁鐵的轉(zhuǎn)動速度什么關系？ 答案(1)變化。 (2)線圈內(nèi)產(chǎn)生感應電流受到安培力的作用，安培力作為動力使線圈轉(zhuǎn)動起來。線圈的轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速。,渦流的理解、利用和防止,1.渦流的本質(zhì)：電磁感應現(xiàn)象。 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。,要點歸納,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。 (1)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。 (2)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 (多選)如圖2所示是高頻焊接原理示意圖。線圈中通以高頻變化的電流時，待焊接的金屬工件中就會產(chǎn)生感應電流，感應電流通過焊縫處產(chǎn)生很多熱量，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是() 圖2,精典示例,A.電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快 B.電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快 C.工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻小 D.工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻大 解析電流變化的頻率越高，則產(chǎn)生的感應電流越大，升溫越快，故選項A正確，B錯誤；工件上各處電流相同，電阻大處產(chǎn)生的熱量多，故選項C錯誤，D正確。 答案AD,針對訓練1 (多選)對變壓器和電動機等中的渦流的認識，以下說法正確的是() A.渦流會使鐵芯溫度升高，減少線圈絕緣的壽命 B.渦流發(fā)熱，要損耗額外的能量 C.為了不產(chǎn)生渦流，變壓器和電動機的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯 D.渦流產(chǎn)生于線圈中，對原電流起阻礙作用 解析變壓器和電動機中產(chǎn)生的渦流會使溫度升高消耗能量，同時會減少線圈絕緣的壽命，選項A、B正確；變壓器和電動機的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯是為了增加電阻，減小電流，減少產(chǎn)生的熱量，選項C錯誤；渦流產(chǎn)生于鐵芯中，對原電流無阻礙作用，選項D錯誤。 答案AB,對電磁阻尼和電磁驅(qū)動的理解,電磁阻尼與電磁驅(qū)動的比較,要點歸納,例2 (多選)如圖3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)生大小、方向周期性變化的電流 D.線圈轉(zhuǎn)動時感應電流的方向始終是abcda,精典示例,圖3,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)生大小、方向周期性變化的電流，故選項C正確，D錯誤；由楞次定律可知，線圈將與磁鐵同向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)速一定小于磁鐵的轉(zhuǎn)速。如兩者的轉(zhuǎn)速相同，磁感線與線圈處于相對靜止狀態(tài)，線圈不切割磁感線，無感應電流產(chǎn)生。 答案BC,(1)由楞次定律的推廣含義知，線圈的運動可以阻礙兩者間的相對運動，所以其角速度必小于磁鐵轉(zhuǎn)動的角速度。 (2)電磁驅(qū)動和電磁阻尼的聯(lián)系：電磁驅(qū)動和電磁阻尼現(xiàn)象中安培力的作用效果均為阻礙導體間的相對運動。,針對訓練2 掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖4所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是(),圖4,解析感應電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中的磁通量發(fā)生變化。在A圖中，系統(tǒng)震動時，紫銅薄板隨之上下及左右振動，在磁場中的部分有時多有時少，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流，受到安培力，阻礙系統(tǒng)的震動；在B、D圖中，只有紫銅薄板左右振動才產(chǎn)生感應電流，而上下振動無電流產(chǎn)生；在C圖中，無論紫銅薄板上下振動還是左右振動，都不會產(chǎn)生感應電流，故選項A正確，B、C、D錯誤。 答案A,1.(對渦流的理解)下列關于渦流的說法正確的是() A.渦流跟平時常見的感應電流一樣，都是因為穿過導體的磁通量變化而產(chǎn)生的 B.渦流不是感應電流，而是一種有別于感應電流的特殊電流 C.渦流有熱效應，但沒有磁效應 D.在硅鋼片中不能產(chǎn)生渦流 解析渦流的本質(zhì)是電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電流，只不過是由金屬塊自身構成回路，它既有熱效應，也有磁效應，所以A正確，B、C錯誤；硅鋼中產(chǎn)生的渦流較小，D錯誤。 答案A,2.(渦流的應用)(多選)安檢門是一個用于安全檢查的“門”，“門框”內(nèi)有線圈，線圈里通有交變電流，交變電流在“門”內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，金屬物品通過“門”時能產(chǎn)生渦流，渦流的磁場又反過來影響線圈中的電流，從而引起報警。以下關于這個安檢門的說法正確的是() A.這個安檢門也能檢查出毒品攜帶者 B.這個安檢門只能檢查出金屬物品攜帶者 C.如果這個“門框”的線圈中通上恒定電流，也能檢查出金屬物品攜帶者 D.這個安檢門工作時，既利用了電磁感應現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應,解析這個安檢門是利用渦流工作的，因而只能檢查出金屬物品攜帶者，選項A錯誤，B正確；若“門框”的線圈中通上恒定電流，只能產(chǎn)生恒定磁場，它不能使塊狀金屬產(chǎn)生電流，因而不能檢查出金屬物品攜帶者，C錯誤；安檢門工作時，既利用了電磁感應現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應，D正確。 答案BD,3.(對電磁阻尼的理解) (多選)如圖5所示是電表中的指針和電磁阻尼器，下列說法正確的是() 圖5 A.2是磁鐵，在1中產(chǎn)生渦流B.1是磁鐵，在2中產(chǎn)生渦流 C.該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動D.該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定,解析當指針擺動時，1隨之轉(zhuǎn)動，2是磁鐵，那么在1中產(chǎn)生渦流，2對1的安培力將阻礙1的轉(zhuǎn)動；總之不管1向哪個方向轉(zhuǎn)動，2對1的效果總起到阻尼作用，所以它能使指針很快地穩(wěn)定下來，選項A、D正確。 答案AD,4.(對電磁驅(qū)動的理解)如圖6所示，光滑水平絕緣面上有兩個金屬環(huán)靜止在平面上，環(huán)1豎直，環(huán)2水平放置，均處于中間分割線上，在平面中間分割線正上方有一條形磁鐵，當磁鐵沿中間分割線向右運動時，下列說法正確的是() 圖6 A.兩環(huán)都向右運動 B.兩環(huán)都向左運動 C.環(huán)1靜止，環(huán)2向右運動 D.兩環(huán)都靜止,解析條形磁鐵向右運動時，環(huán)1中磁通量保持為零不變，無感應電流，仍靜止；環(huán)2中磁通量變化，根據(jù)楞次定律，為阻礙磁通量的變化，感應電流的效果使環(huán)2向右運動。 答案C,