2018-2019學年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 6 渦流（選學）課件 教科版選修3-2.ppt

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6渦流(選學),第一章電磁感應(yīng),學習目標,知識探究,典例精析,達標檢測,1.了解渦流是怎樣產(chǎn)生的，了解渦流現(xiàn)象在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用和危害.2.了解高頻感應(yīng)爐與電磁灶的工作原理.3.了解什么是電磁阻尼，了解電磁阻尼在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用.,一、渦流,,答案,如圖1所示，線圈中的電流隨時間變化時，導(dǎo)體中有感應(yīng)電流嗎？如果有，它的形狀像什么？,答案有.變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場產(chǎn)生感生電場，使導(dǎo)體中的自由電子發(fā)生定向移動，產(chǎn)生感應(yīng)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.,,知識探究,,,導(dǎo)學探究,圖1,,,,知識梳理,大,小,真空冶煉,探測地雷,,答案,快,發(fā)熱,電阻率,互相絕緣的,硅鋼片,(多選)對變壓器和電動機中的渦流的認識，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,,,即學即用,,解析答案,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，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，C錯誤；渦流產(chǎn)生于鐵芯中，對原電流無阻礙作用，D錯誤.故選A、B.答案AB,二、高頻感應(yīng)爐與電磁灶,高頻感應(yīng)爐結(jié)構(gòu)如圖2所示，電磁灶的結(jié)構(gòu)如圖3所示.,,,導(dǎo)學探究,圖2圖3,結(jié)合電磁感應(yīng)的條件回答下列問題：(1)高頻感應(yīng)爐冶煉金屬的原理是什么？有什么優(yōu)點？,,答案,答案高頻感應(yīng)爐冶煉金屬是利用渦流熔化金屬.冶煉鍋內(nèi)裝入被冶煉的金屬，讓高頻交流電通過線圈，被冶煉的金屬內(nèi)部就產(chǎn)生很強的渦流，從而產(chǎn)生大量的熱使金屬熔化.優(yōu)點：速度快，溫度容易控制，能避免有害雜質(zhì)混入被冶煉的金屬中.,(2)電磁灶中的渦流是怎樣產(chǎn)生的？產(chǎn)生渦流的部分和引起渦流的部分是否接觸？電磁灶的表面在電磁灶工作時的熱量是怎么產(chǎn)生的？,答案渦流產(chǎn)生在鐵磁材料制成的鍋底部，引起渦流的部分是灶內(nèi)的勵磁線圈，它與鍋底不接觸.電磁灶工作時表面摸上去溫度也挺高，是因為其表面與鐵鍋發(fā)生了熱傳遞.,,答案,熔化金屬的一種方法是用“高頻爐”，它的主要部件是一個銅制線圈，線圈中有一坩堝，堝內(nèi)放待熔的金屬塊，當線圈中通以高頻交流電時，堝中金屬就可以熔化，這是因為()A.線圈中的高頻交流電通過線圈電阻，產(chǎn)生焦耳熱B.線圈中的高頻交流電產(chǎn)生高頻微波輻射，深入到金屬內(nèi)部，產(chǎn)生焦耳熱C.線圈中的高頻交流電在坩堝中產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過坩堝電阻產(chǎn)生焦耳熱D.線圈中的高頻交流電在金屬塊中產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過金屬塊電阻產(chǎn)生焦耳熱,,解析答案,,,即學即用,解析高頻交流電通過線圈，從而產(chǎn)生變化的電磁場，使得處于電磁場的金屬塊產(chǎn)生渦流，進而發(fā)熱，故A、B、C錯誤，D正確.答案D,三、電磁阻尼,彈簧上端固定，下端懸掛一根磁鐵.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4所示)，磁鐵就會很快停下來，解釋這個現(xiàn)象.,,,導(dǎo)學探究,,答案,圖4,答案當磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)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，彈簧振子的機械能損失較快，因而會很快停下來.,電磁阻尼及特點：(1)電磁阻尼：當導(dǎo)體在運動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力總是導(dǎo)體的運動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼.(2)特點：電磁阻尼中克服做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.,,,知識梳理,磁場中,阻礙,,答案,安培力,(多選)如圖5所示，磁電式儀表的線圈通常用鋁框做骨架，把線圈圍繞在鋁框上，這樣做的目的是(),,解析答案,,,即學即用,,解析線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動，鋁框隨之轉(zhuǎn)動，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就是渦流.渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來.所以，這樣做的目的是利用渦流來起電磁阻尼的作用.,BC,返回,圖5,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,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(dǎo)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.在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流,一、渦流的理解、利用和防止,,典例精析,,解析答案,解析渦流的本質(zhì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，只不過是由金屬塊自身構(gòu)成回路，它既有熱效應(yīng)，也有磁效應(yīng)，所以A正確，B、C錯誤；硅鋼中產(chǎn)生的渦流較小，D錯誤.,A,例2電磁爐采用感應(yīng)電流(渦流)的加熱原理，是通過電子線路產(chǎn)生交變磁場，把鐵鍋放在爐面上時，在鐵鍋底部產(chǎn)生交變的電流，它具有升溫快、效率高、體積小、安全性好等優(yōu)點，下列關(guān)于電磁爐的說法正確的是()A.電磁爐面板可采用陶瓷材料，發(fā)熱部分為鐵鍋底部B.電磁爐可以用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱C.可以通過改變電子線路的頻率來改變電磁爐的功率D.電磁爐面板可采用金屬材料，通過面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品,,解析答案,解析電磁爐的上表面如果用金屬材料制成，使用電磁爐時，上表面材料發(fā)生電磁感應(yīng)要損失電能，電磁爐上表面要用絕緣材料制成，發(fā)熱部分為鐵鍋底部，故A正確，B錯誤；鍋體中渦流的強弱與磁場變化的頻率有關(guān)，故C正確；電磁爐產(chǎn)生變化的電磁場，導(dǎo)致鍋底出現(xiàn)渦流，從而產(chǎn)生熱量，故D錯誤；故選A、C.答案AC,例3變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成，而不采用整塊硅鋼，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,,答案,BD,歸納總結(jié),歸納總結(jié),,1.渦流的利用：真空冶煉爐、電磁灶、高頻焊接、安檢門、探雷器、金屬探測器等.2.渦流的防止：變壓器、電動機中的鐵芯用薄硅鋼片疊壓而成.,例4在水平放置的光滑導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)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，使它們從導(dǎo)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(),二、電磁阻尼的理解,,圖6,A.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,解析甲、乙向磁鐵靠近時要產(chǎn)生渦流，受電磁阻尼作用，做減速運動，丙則不會產(chǎn)生渦流，只能勻速運動.,C,解析答案,歸納總結(jié),返回,歸納總結(jié),,1.閉合回路的部分導(dǎo)體在做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電流時，導(dǎo)體在磁場中就要受到安培力的作用，根據(jù)楞次定律，磁場力總是阻礙導(dǎo)體的運動，于是產(chǎn)生電磁阻尼.2.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(dǎo)體，只要給感應(yīng)電流提供回路，就會存在電磁阻尼作用.,,返回,1.下列做法中可能產(chǎn)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,,達標檢測,1,2,3,4,,解析答案,解析渦流就是整個金屬塊中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，所以產(chǎn)生渦流的條件就是在金屬塊中產(chǎn)生感應(yīng)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(chǎn)生，所以D正確.,D,,解析答案,2.(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(guān)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(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng),1,2,3,4,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，A錯，B對.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)生渦流，因而不能檢查出金屬物品攜帶者，C錯.安檢門工作時，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)，D對.答案BD,1,2,3,4,解析開關(guān)S斷開時，線圈中無感應(yīng)電流，對磁鐵無阻礙作用，故磁鐵自由下落，a＝g；當S閉合時，線圈中有感應(yīng)電流，對磁鐵有阻礙作用，故a＜g.所以t1＜t2，v1＞v2.,3.如圖7所示，條形磁鐵從高h處自由下落，中途穿過一個固定的空心線圈，開關(guān)S斷開時，至落地用時t1，落地時速度為v1；開關(guān)S閉合時，至落地用時t2，落地時速度為v2.則它們的大小關(guān)系正確的是(),1,2,3,4,圖7,D,,解析答案,A.t1＞t2，v1＞v2B.t1＝t2，v1＝v2C.t1＜t2，v1＜v2D.t1＜t2，v1＞v2,4.(多選)如圖8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(),,1,2,3,4,返回,圖8,解析答案,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,解析交流電頻率越高，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，升溫越快，故A項對.工件上各處電流相同，電阻大處產(chǎn)生的熱量多，故D項對.答案AD,,1,2,3,4,返回,