高中物理 第四章 電磁感應 第7講 渦流、電磁阻尼和電磁驅動課件 新人教版選修32

第四章電磁感應第7講渦流、電磁阻尼和電磁驅動知識內容渦流、電磁阻尼和電磁驅動考試要求必考加試b課時要求1.了解渦流的產生原因，知道渦流的本質是感應電流.2.了解電磁阻尼和電磁驅動現(xiàn)象.3.了解渦流的應用和減小渦流危害的方法.內容索引知識探究題型探究達標檢測知識探究1一、渦流一、渦流導學探究導學探究如圖1所示，線圈中的電流隨時間變化時，導體中有感應電流嗎？如果有，它的形狀像什么？ 答案圖1有.變化的電流產生變化的磁場，變化的磁場產生感生電場，使導體中的自由電子發(fā)生定向移動，產生感應電流，它的形狀像水中的旋渦，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流.知識梳理知識梳理1.渦流：當線圈中的電流隨時間變化時，線圈附近的任何導體中都會產生，電流在導體中組成閉合回路，很像，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流.2.渦流大小的決定因素：磁場變化越(越)，導體的橫截面積S越，導體材料的電阻率越，形成的渦流就越大.3.應用：、安檢門等.4.防止：為了減小電動機、變壓器鐵芯上的渦流，常用電阻率較大的硅鋼做材料，而且用疊成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯.感應電流水中的旋渦快真空冶煉爐相互絕緣的硅鋼片大大小探雷器即學即用即學即用判斷下列說法的正誤.(1)渦流也是一種感應電流.()(2)導體中有渦流時，導體沒有和其它元件組成閉合回路，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.()當磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產生感應電流，感應電流的磁場會阻礙磁鐵靠近或離開線圈，也就使磁鐵振動時除了受空氣阻力外，還有線圈的磁場力作為阻力，克服阻力需要做的功較多，機械能損失較快，因而會很快停下來.二、電磁阻尼和電磁驅動二、電磁阻尼和電磁驅動導學探究導學探究1.彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵.將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來.如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它(如圖2所示)，磁鐵就會很快停下來，解釋這個現(xiàn)象.圖2 答案 變化2.一個閉合線圈放在蹄形磁鐵的兩磁極之間，如圖3所示，蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞軸轉動.當蹄形磁鐵順時針轉動時線圈也順時針轉動；磁鐵逆時針轉動時線圈也逆時針轉動.(1)蹄形磁鐵轉動時，穿過線圈的磁通量是否變化？圖3 答案線圈內產生感應電流受到安培力的作用，安培力作為動力使線圈轉動起來.線圈的轉速小于磁鐵的轉速. 答案(2)線圈轉動起來的動力是什么力？線圈的轉動速度與磁鐵的轉動速度什么關系？(1)電磁阻尼：當導體在運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是導體的運動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼.(2)電磁驅動：若磁場相對導體轉動，在導體中會產生感應電流，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，這種作用常常稱為電磁驅動.(3)電磁阻尼中克服做功，其他形式的能轉化為電能，最終轉化為內能；電磁驅動中通過做功，電能轉化為導體的機械能而對外做功.磁場中知識梳理知識梳理安培力安培力阻礙即學即用即學即用判斷下列說法的正誤.(1)電磁阻尼和電磁驅動均遵循楞次定律.()(2)電磁阻尼發(fā)生的過程，存在機械能向內能的轉化.()(3)電磁驅動現(xiàn)象中有感應電流產生，電磁阻尼中沒有感應電流產生.()(4)電磁驅動可以被利用，而電磁阻尼不能被利用.()2題型探究一、渦流的理解、利用和防止1.產生渦流的兩種情況產生渦流的兩種情況(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.2.產生渦流時的能量轉化產生渦流時的能量轉化(1)金屬塊在變化的磁場中，磁場能轉化為電能，最終轉化為內能.(2)金屬塊進出磁場或在非勻強磁場中運動，由于克服安培力做功，金屬塊的機械能轉化為電能，最終轉化為內能.例例1(2015衢州統(tǒng)考)(多選)高頻焊接原理示意圖如圖4所示，線圈通以高頻交流電，金屬工件的焊縫中就產生大量焦耳熱，將焊縫融化焊接，要使焊接處產生的熱量較大，可采用A.增大交變電流的電壓B.增大交變電流的頻率C.增大焊接縫的接觸電阻D.減小焊接縫的接觸電阻圖4 答案解析當增大交變電流的電壓時，線圈中交變電流增大，那么磁通量變化率增大，因此產生感應電動勢增大，感應電流也增大，那么焊接時產生的熱量也增大，A正確；根據(jù)法拉第電磁感應定律分析可知，電流變化的頻率越高，磁通量變化頻率越高，產生的感應電動勢越大，感應電流越大，焊縫處的溫度升高的越快，B正確；增大電阻，在相同電流下，焊縫處熱功率大，溫度升的越高，故C正確，D錯誤.A.若是勻強磁場，環(huán)上升的高度小于hB.若是勻強磁場，環(huán)上升的高度等于hC.若是非勻強磁場，環(huán)上升的高度等于hD.若是非勻強磁場，環(huán)上升的高度小于h例例2(多選)如圖5所示，閉合金屬環(huán)從光滑曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側上升，設環(huán)的初速度為零，摩擦不計，曲面處在圖中磁場中，則圖5 答案解析若磁場為勻強磁場，穿過環(huán)的磁通量不變，不產生感應電流，即無機械能向電能轉化，機械能守恒，故A錯，B正確；若磁場為非勻強磁場，環(huán)內要產生電能，機械能減少，故D正確.二、電磁阻尼電磁阻尼是一種十分普遍的物理現(xiàn)象，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.例例3在水平放置的光滑絕緣導軌上，沿導軌固定一個條形磁鐵，如圖6所示.現(xiàn)有銅、鋁和有機玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們分別從導軌上的A點以某一初速度向磁鐵滑去.各滑塊在向磁鐵運動的過程中 答案解析圖6A.都做勻速運動B.甲、乙做加速運動C.甲、乙做減速運動D.乙、丙做勻速運動甲、乙向磁鐵靠近時要產生渦流，受電磁阻尼作用，做減速運動，丙則不會產生渦流，只能勻速運動.例例4如圖7所示，在一蹄形磁鐵下面放一個銅盤，銅盤和磁鐵均可以自由繞OO軸轉動，兩磁極靠近銅盤，但不接觸，當磁鐵繞軸轉動時，銅盤將 答案解析圖6A.以相同的轉速與磁鐵同向轉動B.以較小的轉速與磁鐵同向轉動C.以相同的轉速與磁鐵反向轉動D.靜止不動三、電磁驅動因磁鐵的轉動，引起銅盤中磁通量發(fā)生變化而產生感應電流，進而受安培力作用而發(fā)生轉動，由楞次定律可知安培力的作用是阻礙相對運動，所以銅盤與磁鐵同向轉動，又由產生電磁感應的條件可知，線圈中能產生感應電流的條件必須是磁通量發(fā)生變化，故要求銅盤轉動方向與磁鐵相同而轉速較小，不能與磁鐵同速轉動，所以正確選項是B.達標檢測31.下列做法中可能產生渦流的是A.把金屬塊放在勻強磁場中B.讓金屬塊在勻強磁場中做勻速運動C.讓金屬塊在勻強磁場中做變速運動D.把金屬塊放在變化的磁場中 答案解析渦流就是整個金屬塊中產生的感應電流，所以產生渦流的條件就是在金屬塊中產生感應電流的條件，即穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化.而A、B、C中磁通量不變化，所以A、B、C錯誤；把金屬塊放在變化的磁場中時，穿過金屬塊的磁通量發(fā)生了變化，有渦流產生，所以D正確.12342.(2015紹興高二檢測)電磁爐熱效率高達90%，爐面無明火，無煙無廢氣，電磁“火力”強勁，安全可靠，如圖8所示是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說法正確的是 答案解析A.當恒定電流通過線圈時，會產生恒定磁場，恒定磁場越強，電磁爐加熱效果越好B.電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產生渦流，進而發(fā)熱工作C.電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要原因是這些材料的導熱性能較差D.在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐不能起到加熱作用1234圖81234電磁爐采用的是渦流感應加熱原理，其內部通過電子線路板組成部分產生交變磁場，當把含鐵質鍋具底部放置在爐面時，鍋具切割交變磁感線從而在鍋具底部金屬部分產生渦流，用來加熱和烹飪食物，從而達到煮食的目的，A錯誤，B正確；電磁爐工作時需要在鍋底產生感應電流，陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋不屬于金屬導體，不能產生感應電流，C錯誤；線圈產生的磁場能穿透紙板到達鍋底，在鍋底產生感應電流，利用電流的熱效應起到加熱作用，故D錯誤.A.A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的B.A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的C.A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的D.A管是用膠木制成的，B管是用鋁制成的3.(多選)如圖9所示，A、B為大小、形狀均相同且內壁光滑、但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度.兩個相同的磁性小球，同時從A、B管上端距管口等高處無初速度釋放，穿過A管比穿過B管的小球先落到地面.下面對于兩管的描述中可能正確的是 答案1234圖9A.探測器內的探測線圈會產生交變磁場B.只有有磁性的金屬物才會被探測器探測到C.探測到地下的金屬物是因為探頭中產生了渦流D.探測到地下的金屬物是因為金屬物中產生了渦流4.(多選)如圖10所示是用渦流金屬探測器探測地下金屬物的示意圖，下列說法中正確的是 答案圖101234