2017_2018学年高中物理电磁感应7涡流选学课件教科版.pptx

7 涡流（选学）,第一章 电磁感应,1.了解涡流是怎样产生的及涡流现象的利用和危害. 2.通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用. 3.了解电磁阻尼和电磁驱动.,目标定位,二、电磁阻尼和电磁驱动,栏目索引,一、涡流 高频感应炉与电磁灶,对点检测 自查自纠,一、涡流 高频感应炉与电磁灶,知识梳理,1.定义：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有 时，变化的电流会产生变化的 ，变化的磁场穿过铁芯，整个铁芯会自成回路，产生 ，这种电流看起来像水的旋涡，因此把这种电流叫做 ，简称涡流. 2.对涡流的理解： (1)本质： 现象. (2)条件：穿过金属块的 发生变化，并且金属块本身构成闭合回路. (3)特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很 .故金属块的发热功率很 .,答案,变化的电流,磁场,感应电流,涡电流,电磁感应,磁通量,大,大,3.产生涡流的两种情况： (1)块状金属放在 的磁场中. (2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动. 4.应用高频感应炉与电磁灶 5.涡流的危害与防止： (1)涡流的危害 在各种电机、变压器中，涡流会使铁芯的温度升高，危及线圈绝缘材料的寿命；另外涡流发热要消耗额外的能量，使电机、变压器的效率降低.,答案,变化,(2)涡流的防止 为了减小涡流，变压器、电机中的铁芯不是由整块的钢铁制成，而是用薄薄的硅钢片叠压而成.一方面硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大，从而减少损耗；另一方面，每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路，进一步减小了涡流的发热.,【深度思考】,发生涡流时，金属块并没有接入闭合电路，为什么会产生感应电流？,答案 金属块自身构成闭合回路，导体内部等效成许多闭合电路.当穿过金属块的磁通量变化时，金属块内部会产生感应电流.,答案,典例精析,例1 下列关于涡流的说法中正确的是( ) A.涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而 产生的 B.涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流 C.涡流有热效应，但没有磁效应 D.在硅钢片中不能产生涡流,解析答案,解析 涡流是一种特殊的电磁感应现象，它是感应电流，既有热效应，又有磁效应.硅钢片中能产生涡流，但电流较小，故选项A正确.,A,例2 变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一块整硅钢，这是为了( ) A.增大涡流，提高变压器的效率 B.减小涡流，提高变压器的效率 C.增大涡流，减小铁芯的发热量 D.减小涡流，减小铁芯的发热量,解析答案,总结提升,解析 涡流的主要效应之一就是发热，而变压器的铁芯发热，是我们不希望出现的，所以不采用整块硅钢，而采用薄硅钢片叠压在一起，目的是减小涡流，减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率.故选项B、D正确.,BD,返回,总结提升,减小涡流的途径之一是增大铁芯材料的电阻率；另一途径就是用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯.,返回,知识梳理,1.电磁阻尼 (1)定义：当导体在磁场中运动时， 电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是 . (2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数. 2.电磁驱动 (1)定义 磁场相对于导体转动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到 的作用，使导体运动起来. (2)应用 交流感应电动机.,答案,阻碍导体的运动,安培力,感应,3.电磁阻尼和电磁驱动的比较,【深度思考】,电磁阻尼是谁阻碍谁的运动？电磁驱动是谁驱动谁？,答案 电磁阻尼是磁场阻碍导体相对磁场的运动，电磁驱动是磁场驱动导体的运动.,答案,例3 如图1所示，上端开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置.小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放， 并落至底部，则小磁块( ) A.在P和Q中都做自由落体运动 B.在两个下落过程中的机械能都守恒 C.在P中的下落时间比在Q中的长 D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大,图1,典例精析,解析答案,解析 小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误； 根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B错误； 在P中加速度较小，在P中下落时间较长，选项C正确； 由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故知，落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误.,答案 C,例4 如图2所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO转动.从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则( ) A.线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同 B.线圈将逆时针转动，转速比磁铁小 C.线圈将顺时针转动，转速比磁铁大 D.线圈将顺时针转动，转速比磁铁小,解析 当磁铁逆时针转动时，线圈中产生感应电流，根据楞次定律知，感应电流总是阻碍磁铁和线圈之间的相对运动，线圈将与磁铁同向转动，但转动速度比磁铁小.B项正确.,图2,B,解析答案,返回,总结提升,总结提升,电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的作用效果都是阻碍相对运动，减小导体与磁场的相对速度.但阻碍不是阻止，导体与磁场的运动不同步.,返回,对点检测 自查自纠,1,2,3,4,解析答案,1.(涡流的应用)(多选)如图3所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来.若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( ) A.增加线圈的匝数 B.提高交流电源的频率 C.将金属杯换为瓷杯 D.取走线圈中的铁芯,图3,1,2,3,4,解析 当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高.要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻.增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势，瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱.所以选项A、B正确，选项C、D错误.,答案 AB,2.(涡流的应用)(多选)如图4所示是高频焊接 原理示意图.线圈中通以高频变化的电流时， 待焊接的金属工件中就产生感应电流，感 应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属 熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部 分发热很少，以下说法正确的是( ) A.交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快 B.交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大,1,2,3,4,解析答案,图4,解析 交流电频率越高，则产生的感应电流越大，升温越快，工件电流相同，电阻越大，温度越高，放热越多.,1,2,3,4,答案 AD,1,2,3,4,3.(对电磁阻尼的理解)(多选)如图5所示，磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( ) A.防止涡流而设计的 B.利用涡流而设计的 C.起电磁阻尼的作用 D.起电磁驱动的作用,BC,解析答案,解析 线圈通电后在安培力作用下转动，铝框随之转动，在铝框内产生涡流.涡流将阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用.,图5,1,2,3,4,4(对电磁驱动的理解) (多选)1824年，法国科学家阿拉果 完成了著名的“圆盘实验”实验中将一铜圆盘水平放置， 在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针， 如图6所示实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆 盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但 略有滞后下列说法正确的是( ) A圆盘上产生了感应电动势 B圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动,解析答案,图6,1,2,3,4,返回,解析 圆盘运动过程中，半径方向的金属