高二物理人教选修32课件第4章7涡流电磁阻尼和电磁驱动

1、成才之路 物理,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 选修3-2,电磁感应,第四章,第七节涡流电磁阻尼和电磁驱动,第四章,当人携带金属器件经过安检门时，报警器就会发出响声，你知道其中的原理吗？,1定义 在变化的磁场中的导体内产生的_，就像水中的漩涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。 2涡流的特点 若金属的电阻率小，涡流往往_，产生的热量_。 3涡流的应用 (1)涡流热效应的应用：如_。 (2)涡流磁效应的应用：如_、 _。,涡流,感应电流,很强,很多,真空冶炼炉,探雷器,安检门,4涡流的防止 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 (1)途径一：增大铁芯材料的_。

2、 (2)途径二：用相互绝缘的_叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。,电阻率,硅钢片,电磁阻尼,1概念 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_导体的运动。 2应用 磁电式仪表中利用_使指针迅速停止摆动，便于读数。,感应,阻碍,电磁阻尼,1概念 磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到_的作用， _起来。 2应用 交流感应电动机。,电磁驱动,安培力,使导体运动,一、对涡流的理解 1涡流的产生 涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以等效成许许多多的闭合电路，当穿过这些闭合电路的磁通量变化时，在导

3、体内部的这些闭合电路中将产生感应电流。即导体内部产生了涡流。,2涡流的特点 当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式PI2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。 3能量转化 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。,特别提醒： (1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律。,A利用线圈中电流产生的焦耳热 B利

4、用线圈中电流产生的磁场 C利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流 D给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电,答案：C 解析：高频感应炉是利用了电磁感应的原理，给线圈通入高频交变电流后，冶炼炉内待冶炼的金属在快速变化的磁场中产生很强的涡流，从而产生大量的热量使金属熔化。,二、电磁阻尼与电磁驱动 1电磁驱动和电磁阻尼的形成原因 当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化。例如，线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零。当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来。,从动力学的观点来看，线圈中产生

5、的感应电流受到的安培力是使线圈转动起来的动力，对线圈而言是电磁驱动；而线圈对磁铁的作用力对磁铁的转动起阻碍作用，对磁铁而言是电磁阻尼，因此电磁驱动和电磁阻尼是相对的两个方面，不可分割。,2电磁阻尼与电磁驱动的比较,特别提醒： 电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的效果是阻碍相对运动，应注意电磁驱动中导体的运动速度仍要小于磁场的运动速度。,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,答案：BC 解析：线圈通电后在安培力作用下发生转动，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。铝相比其他金属电阻率小，

6、产生的涡流大。另外，铝的密度小，相同大小的骨架惯性小，运动状态容易改变。故选项B、C正确。,涡流的利用和防止,A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越慢 B电流变化的频率越低，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大 D工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小,解析：高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的越快，故A、B错误；工件中各处电流大小相等，但接口处电阻大，电流热功率大，温度升的很高

7、，故C正确D错误。 答案：C,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增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D增大铁芯中的电阻，以减少放出的热量 答案：BD 解析：不使用整块硅钢而采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采取的措施。,对电磁驱动和电磁阻尼的理解,A不断转动A盘就可以获得持续的电流，其原因是将整个铜盘看成沿径向排列的无数根铜条，它们做切割磁感线运动，产生感应电动势 B当A盘转动时，B盘也能转动的原因是电流在磁场中受到力的作用，此力对转轴有力矩 C当A盘顺时针转动时，B盘也顺时针转动 D铜盘B的角速度小

8、于铜盘A的角速度,解析：将图中铜盘A所在的一组装置作为发电机模型，铜盘B所在的一组装置作为电动机模型，在A中找一辐条，根据右手定则可以判定出产生的感应电动势的方向，其他辐条也产生同样的电动势，各辐条产生的总电动势相当于电池并联，故选项A正确；当A盘顺时针(俯视图)转动时，产生的感应电流由盘心流向边缘，此电流通过铜盘B时，受到安培力的作用，由左手定则知此力对转轴有逆时针(俯视图)方向的力矩，使铜盘B逆时针转动，故选项B正确，C错误；由于B在转动时也产生反抗其发生相对运动的感应电动势Eb，电路中的总电动势EEaEb0，可得EaEb，即铜盘B的角速度小于铜盘A的角速度，D正确。 答案：ABD,A都做

9、匀速运动 B铁球、铝球都做减速运动 C铁球做加速运动，铝球做减速运动 D铝球、木球做匀速运动 答案：C 解析：铁球靠近磁铁时被磁化，与磁铁之间产生相互吸引的作用力，故铁球将加速运动；铝球向磁铁靠近时，穿过它的磁通量发生变化，因此在其内部产生涡流，涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铝球向磁铁运动时会受阻碍而减速；木球为非金属，既不能被磁化，也不产生涡流现象，所以磁铁对木球不产生力的作用，木球将做匀速运动。综上所述，C项正确。,探究应用,电磁炉的特点是：电磁炉的效率比一般的炉子都高，热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁炉火力强劲，安全可靠。,因为电磁炉是以电磁感应产生电流，

10、利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用。对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用。适合放在电磁炉上的烹饪器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等。 (1)在电磁炉加热食物的过程中涉及到的物理原理有(回答三个即可)： _； _； _。,(2)电磁炉所用的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是_；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是_。 (3)在锅和电磁炉中间放置一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？ 答案：(1)电流的磁效应(或电生磁)；电磁感应现象(或磁生电)；电流的热效应(或焦耳定律) (2)不能产生电磁感应现象铝、铜的导磁性太差，效率低 (3)能起到加热作用，线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用。,你能说明其工作原理吗？,答案：金属探测器是利用涡流工作的。交变电流通过金属探测器的线圈时