高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 7 渦流（選學）課件 教科版選修32

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1、第一章電磁感應(yīng)1.了解渦流是怎樣產(chǎn)生的及渦流現(xiàn)象的利用和危害.2.通過對渦流實例的分析，了解渦流現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用.3.了解電磁阻尼和電磁驅(qū)動.目標定位二、電磁阻尼和電磁驅(qū)動欄目索引一、渦流高頻感應(yīng)爐與電磁灶對點檢測 自查自糾一、渦流高頻感應(yīng)爐與電磁灶n知識梳理1.定義：用整塊金屬材料作鐵芯繞制的線圈，當線圈中通有 時，變化的電流會產(chǎn)生變化的 ，變化的磁場穿過鐵芯，整個鐵芯會自成回路，產(chǎn)生，這種電流看起來像水的旋渦，因此把這種電流叫做 ，簡稱渦流.2.對渦流的理解：(1)本質(zhì)： 現(xiàn)象.(2)條件：穿過金屬塊的 發(fā)生變化，并且金屬塊本身構(gòu)成閉合回路.(3)特點：整個導體回路的電阻一般很小，

2、感應(yīng)電流很 .故金屬塊的發(fā)熱功率很 .答案變化的電流磁場感應(yīng)電流渦電流電磁感應(yīng)磁通量大大3.產(chǎn)生渦流的兩種情況：(1)塊狀金屬放在 的磁場中.(2)塊狀金屬進出磁場或在非勻強磁場中運動.4.應(yīng)用高頻感應(yīng)爐與電磁灶5.渦流的危害與防止：(1)渦流的危害在各種電機、變壓器中，渦流會使鐵芯的溫度升高，危及線圈絕緣材料的壽命；另外渦流發(fā)熱要消耗額外的能量，使電機、變壓器的效率降低.答案變化(2)渦流的防止為了減小渦流，變壓器、電機中的鐵芯不是由整塊的鋼鐵制成，而是用薄薄的硅鋼片疊壓而成.一方面硅鋼片的電阻率比一般鋼鐵的要大，從而減少損耗；另一方面，每層硅鋼片之間都是絕緣的，阻斷了渦流的通路，進一步減小

3、了渦流的發(fā)熱.【深度思考】發(fā)生渦流時，金屬塊并沒有接入閉合電路，為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電流？答案答案金屬塊自身構(gòu)成閉合回路，導體內(nèi)部等效成許多閉合電路.當穿過金屬塊的磁通量變化時，金屬塊內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流.答案n典例精析例例1下列關(guān)于渦流的說法中正確的是()A.渦流跟平時常見的感應(yīng)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(yīng)電流，而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流C.渦流有熱效應(yīng)，但沒有磁效應(yīng)D.在硅鋼片中不能產(chǎn)生渦流解析答案解析解析渦流是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它是感應(yīng)電流，既有熱效應(yīng)，又有磁效應(yīng).硅鋼片中能產(chǎn)生渦流，但電流較小，故選項A正確.A例例2 變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片

4、疊壓而成，而不采用一塊整硅鋼，這是為了()A.增大渦流，提高變壓器的效率B.減小渦流，提高變壓器的效率C.增大渦流，減小鐵芯的發(fā)熱量D.減小渦流，減小鐵芯的發(fā)熱量解析答案總結(jié)提升解析解析渦流的主要效應(yīng)之一就是發(fā)熱，而變壓器的鐵芯發(fā)熱，是我們不希望出現(xiàn)的，所以不采用整塊硅鋼，而采用薄硅鋼片疊壓在一起，目的是減小渦流，減小鐵芯的發(fā)熱量，進而提高變壓器的效率.故選項B、D正確.BD返回總結(jié)提升減小渦流的途徑之一是增大鐵芯材料的電阻率；另一途徑就是用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯.返回二、電磁阻尼和電磁驅(qū)動n知識梳理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，

5、安培力的方向總是 .(2)應(yīng)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(yīng)電流，感應(yīng)電流使導體受到的作用，使導體運動起來.(2)應(yīng)用交流感應(yīng)電動機.答案阻礙導體的運動安培力感應(yīng)3.電磁阻尼和電磁驅(qū)動的比較比較內(nèi)容電磁阻尼電磁驅(qū)動不同點成因 由導體在磁場中運動形成的由磁場運動而形成的效果安培力方向與導體運動方向相反，為阻力安培力方向與磁場運動方向相同，為動力能量轉(zhuǎn)化克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能磁場能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導體的機械能共同點兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，導體受到的安培力都是阻礙導體

6、與磁場間的相對運動【深度思考】電磁阻尼是誰阻礙誰的運動？電磁驅(qū)動是誰驅(qū)動誰？答案答案電磁阻尼是磁場阻礙導體相對磁場的運動，電磁驅(qū)動是磁場驅(qū)動導體的運動.答案例例3如圖1所示，上端開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置.小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊()A.在P和Q中都做自由落體運動B.在兩個下落過程中的機械能都守恒C.在P中的下落時間比在Q中的長D.落至底部時在P中的速度比在Q中的大圖1n典例精析解析答案解析解析小磁塊下落過程中，在銅管P中產(chǎn)生感應(yīng)電流，小磁塊受到向上的磁場力，不做自由落體運動，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落體運動，故選項A錯誤；根據(jù)

7、功能關(guān)系知，在P中下落時，小磁塊機械能減少，在Q中下落時，小磁塊機械能守恒，故選項B錯誤；在P中加速度較小，在P中下落時間較長，選項C正確；由于在P中下落時要克服磁場力做功，機械能有損失，故知，落至底部時在P中的速度比在Q中的小，選項D錯誤.答案答案C例例4如圖2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.線圈將順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比磁鐵大D.線圈將順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比磁鐵小解析解析當磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流總是阻礙磁鐵和線圈之間的相對運動，線圈將與

8、磁鐵同向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動速度比磁鐵小.B項正確.圖2B解析答案返回總結(jié)提升總結(jié)提升電磁阻尼、電磁驅(qū)動現(xiàn)象中安培力的作用效果都是阻礙相對運動，減小導體與磁場的相對速度.但阻礙不是阻止，導體與磁場的運動不同步.返回 對點檢測 自查自糾解析答案1.(渦流的應(yīng)用)(多選)如圖3所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來.若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有()A.增加線圈的匝數(shù)B.提高交流電源的頻率C.將金屬杯換為瓷杯D.取走線圈中的鐵芯圖3解析解析當電磁鐵接通交流電源時，金屬杯處在變化的磁場中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱，使水溫升高.要縮短加熱時間，需增大渦電流，即增大感應(yīng)

9、電動勢或減小電阻.增加線圈匝數(shù)、提高交變電流的頻率都是為了增大感應(yīng)電動勢，瓷杯不能產(chǎn)生渦電流，取走鐵芯會導致磁性減弱.所以選項A、B正確，選項C、D錯誤.答案答案AB2.(渦流的應(yīng)用)(多選)如圖4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產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫處產(chǎn)生大量熱量，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()A.交流電的頻率越高，焊縫處的溫度升高得越快B.交流電的頻率越低，焊縫處的溫度升高得越快C.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻小D.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻大解析答案圖4解析

10、解析交流電頻率越高，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，升溫越快，工件電流相同，電阻越大，溫度越高，放熱越多.答案答案AD3.(對電磁阻尼的理解)(多選)如圖5所示，磁電式儀表的線圈通常是用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是()A.防止渦流而設(shè)計的 B.利用渦流而設(shè)計的C.起電磁阻尼的作用 D.起電磁驅(qū)動的作用BC解析答案解析解析線圈通電后在安培力作用下轉(zhuǎn)動，鋁框隨之轉(zhuǎn)動，在鋁框內(nèi)產(chǎn)生渦流.渦流將阻礙線圈的轉(zhuǎn)動，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來，這樣做是利用渦流來起電磁阻尼的作用.圖54(對電磁驅(qū)動的理解) (多選)1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方

11、用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖6所示實驗中發(fā)現(xiàn)，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后下列說法正確的是()A圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉(zhuǎn)動C在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉(zhuǎn)動解析答案圖6返回解析解析圓盤運動過程中，半徑方向的金屬條在切割磁感線，在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，選項A正確；圓盤在徑向的輻條切割磁感線過程中，內(nèi)部距離圓心遠近不同的點電勢不等而形成渦流，產(chǎn)生的磁場又導致磁針轉(zhuǎn)動，選項B正確；圓盤轉(zhuǎn)動過程中，圓盤位置、圓盤面積和磁場都沒有發(fā)生變化，所以沒有磁通量的變化，選項C錯誤；圓盤本身呈現(xiàn)電中性，不會產(chǎn)生環(huán)形電流，選項D錯誤答案答案AB