魯科版 物理 選修3-2 1.3 電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第3節(jié)電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 了解渦流的產(chǎn)生原因及如何防止和利用渦流 2 了解渦流在生產(chǎn) 生活中的實際應(yīng)用 3 掌握磁卡存取信息的原理及動圈式話筒的工作原理 重點(diǎn)難點(diǎn) 對渦流產(chǎn)生原因及現(xiàn)象的理解 核心要點(diǎn)突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第3節(jié) 課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案 一 渦流及其應(yīng)用1 渦流 把塊狀金屬放在變化的磁場中 穿過金屬塊的 發(fā)生變化 金屬塊中產(chǎn)生 這種電流在金屬塊內(nèi)部形成閉合回路 就像旋渦一樣 叫渦流 磁通量 感應(yīng)電流 2 電磁爐 當(dāng)50Hz的交流電流流入電磁爐時 經(jīng)過整流變?yōu)楦哳l電流進(jìn)入電磁爐內(nèi)的線圈 由于電流的變化頻率很高 通過鐵質(zhì)鍋底的 變化率很大 根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知 產(chǎn)生的 也很大 鐵質(zhì)鍋底是整塊導(dǎo)體 電阻很小 所以在鍋底能產(chǎn)生很強(qiáng)的 使鍋底迅速發(fā)熱 進(jìn)而加熱鍋底的食物 3 電磁爐的優(yōu)點(diǎn) 電磁爐利用 使鍋直接發(fā)熱 減少了能量傳遞的中間環(huán)節(jié) 能大大提高 電磁爐使用時無 無 電磁爐只對鐵質(zhì)鍋具加熱 爐體本身不發(fā)熱 由于以上優(yōu)點(diǎn) 電磁爐被稱為 綠色爐具 磁通量 感應(yīng)電動勢 渦電流 渦流 熱效率 煙火 毒氣 廢氣 思考感悟利用渦流給物體加熱時 是高頻電源效果好 還是低頻電源效果好 提示 高頻電源好 因為高頻電源磁場變化快 磁場中導(dǎo)體內(nèi)磁通量變化快 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 感應(yīng)電流更大 加熱效果好 二 磁卡和動圈式話筒1 磁卡記錄信息時 磁卡的 或記錄磁頭 以一定的速度移動 磁性面與記錄磁頭的 接觸 一旦磁頭中的 通以數(shù)據(jù)信號電流 就在環(huán)形鐵芯空隙處產(chǎn)生隨電流變化的 磁卡通過時便會被不同程度地 離開空隙時 磁卡上的磁性層就留下相應(yīng)于電流變化的磁信號 讀取磁卡信息時 磁卡磁性面以一定的速度通過磁頭 磁卡上變化的 絕大部分通過磁頭鐵芯 在磁頭線圈中感應(yīng)出 磁性面 空隙 線圈 磁場 磁化 空隙 磁通量 電動勢 2 動圈式話筒話筒是把聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號的裝置 動圈式話筒由 線圈 永磁體三個主要部分構(gòu)成 當(dāng)對著話筒講話時 聲波使 振動 連在膜片上的 隨之在永磁體的磁場中振動 從而產(chǎn)生感應(yīng)電流 這個感應(yīng)電流隨著聲音的變化而變化 膜片 膜片 線圈 核心要點(diǎn)突破 一 渦流的產(chǎn)生及能量轉(zhuǎn)化1 渦流產(chǎn)生的條件渦流的本質(zhì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象 渦流產(chǎn)生的條件是穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化 并且金屬塊本身可自行構(gòu)成閉合回路 同時因為整個導(dǎo)體回路的電阻一般很小 所以感應(yīng)電流很大 就像水中的旋渦 2 可以產(chǎn)生渦流的兩種情況 1 把塊狀金屬放在變化的磁場中 2 讓塊狀金屬進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 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 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)生渦流解析 選A 渦流屬電磁感應(yīng)現(xiàn)象 故A項正確 B項錯誤 渦流具有電流的熱效應(yīng)和磁效應(yīng) 故C項錯 硅鋼中只是電阻率大 渦流小 故D項錯 二 磁卡和動圈式話筒的應(yīng)用1 磁卡信息的錄入與讀取的過程 1 信息錄入過程記錄磁頭由有空隙的環(huán)形鐵芯和繞在鐵芯上的線圈構(gòu)成 磁卡是由一定材料的片基和均勻地涂在片基上面的磁帶構(gòu)成 磁帶為一具有磁性敷層的合成樹脂長帶 用于記錄信息 錄入時 磁帶通過一塊電磁鐵 錄制頭 也就是磁頭 錄制頭產(chǎn)生的磁場隨信息的改變而改變 當(dāng)磁帶上的磁性顆粒通過磁頭時 便被不同程度地磁化 這樣就在磁卡的磁帶上 寫入 了一連串相關(guān)磁性變化的信息 2 信息讀取過程當(dāng)載有信息的磁卡以一定的速度通過讀取磁頭時 磁帶上的磁性顆粒經(jīng)過磁頭 使穿過磁頭線圈的磁通量發(fā)生相應(yīng)的變化 從而產(chǎn)生與錄制時相一致的感應(yīng)電流 這樣就可以把磁帶上被錄入的信息讀取出來 2 動圈式話筒的工作原理如圖1 3 1所示 是動圈式話筒的結(jié)構(gòu)原理圖 圖1 3 1 它是利用電磁感應(yīng)原理制成的 當(dāng)聲波傳播到金屬膜片時 金屬膜片隨著振動起來 連接在膜片上的線圈 即音圈 隨之振動起來 這樣音圈在永久磁鐵的磁場里振動的過程中產(chǎn)生感應(yīng)電流 感應(yīng)電流的大小與方向隨著聲波信號的變化而變化 從而將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號 這個電信號電流經(jīng)放大 傳給揚(yáng)聲器 又將電信號轉(zhuǎn)化為聲音信號發(fā)送出去 特別提醒 動圈式話筒與電容式話筒的工作原理不同 電容式話筒的工作原理是隨著聲音信號的變化 電容器兩極板間的距離發(fā)生變化 從而改變電容器的電容量 使電容器在不斷地充放電 形成充放電電流 而不是依據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制作的 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 動圈式話筒和磁帶錄放機(jī)都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 圖1 3 2甲是動圈式話筒的原理圖 圖1 3 2乙分別是錄音機(jī)的錄 放音原理圖 由圖可知以下說法錯誤的是 甲乙圖1 3 2 A 話筒工作時 磁鐵不動 音圈隨膜片振動而產(chǎn)生感應(yīng)電流B 錄放機(jī)放音時 變化的磁場在靜止的線圈內(nèi)激發(fā)起感應(yīng)電流C錄放機(jī)放音時 線圈中變化的電流在磁頭縫隙中產(chǎn)生變化的磁場D 錄放機(jī)錄音時 線圈中變化的電流在磁頭縫隙中產(chǎn)生變化的磁場 解析 選C 話筒的工作原理是聲波使音圈隨膜片在永磁鐵產(chǎn)生的磁場中振動產(chǎn)生感應(yīng)電流 A正確 錄音機(jī)錄音時 話筒產(chǎn)生的感應(yīng)電流經(jīng)放大電路放大后在錄音機(jī)磁頭縫隙處產(chǎn)生了變化的磁場 D正確 錄音機(jī)在放音時通過變化的磁場使放音磁頭產(chǎn)生感應(yīng)電流 經(jīng)放大電路后再送到揚(yáng)聲器 B正確 C錯誤 課堂互動講練 如圖1 3 3所示是利用高頻交流電焊接自行車零件的原理示意圖 其中外圈A是通高頻交流電的線圈 B是自行車零件 a是待焊接口 焊接時接口兩端接觸在一起 當(dāng)A中通有交變電流時 B中會產(chǎn)生感應(yīng)電流 使得接口處金屬熔化焊接起來 1 試分析說明 焊接的快慢與交變電流的頻率有什么關(guān)系 2 試解釋說明 為什么焊接過程中 接口a處被熔化而零件其他部分并不很熱 精講精析 1 線圈A中交變電流的頻率越高 B中磁通量的變化率越大 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大 感應(yīng)電流I也越大 所以電流的熱功率P I2R也越大 焊接越快 2 B中各處電流大小相等 但在接口a處因是點(diǎn)接觸 故此處接觸電阻很大 電流的熱功率P I2R也很大 而其他部分電阻很小 電流的熱功率也很小 所以接口處已被熔化 而零件的其他部分并不很熱 圖1 3 3 答案 1 交變電流的頻率越高 焊接越快 2 接口處的電阻較大 接口處熔化 規(guī)律總結(jié) 本題結(jié)合生產(chǎn)實際考查了渦流的產(chǎn)生原理和應(yīng)用 掌握此類題目的關(guān)鍵是知道渦流的產(chǎn)生是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的體現(xiàn) 滿足法拉第電磁感應(yīng)定律和電流熱效應(yīng) 磁帶錄音機(jī)主要由機(jī)內(nèi)話筒 磁帶 錄放音磁頭 放大電路 揚(yáng)聲器 傳動機(jī)構(gòu)等部分組成 圖1 3 4是錄音機(jī)的錄 放原理示意圖 請根據(jù)示意圖 簡述錄音機(jī)的錄 放原理 圖1 3 4 思路點(diǎn)撥 錄音是利用電流的磁效應(yīng) 放音是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象 自主解答 錄音時 聲音使話筒中產(chǎn)生隨聲音而變化的感應(yīng)電流 音頻電流 音頻電流經(jīng)放大電路放大后 進(jìn)入錄音磁頭的線圈中 在磁頭的縫隙處產(chǎn)生隨音頻電流變化的磁場 磁帶緊貼著磁頭縫隙移動 磁帶上的磁粉層被磁化 在磁帶上就記錄下聲音的磁信號 放音是錄音的逆過程 放音時 磁帶緊貼著放音磁頭的縫隙通過 磁帶上變化的磁場使放音磁頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流 感應(yīng)電流的變化跟記錄下的磁信號相同 所以線圈中產(chǎn)生的是音頻電流 這個電流經(jīng)放大電路放大后 送到揚(yáng)聲器 揚(yáng)聲器把音頻電流還原成聲音 在錄音機(jī)里 錄 放兩種功能是合用一個磁頭完成的 錄音時磁頭與話筒相連 放音時磁頭與揚(yáng)聲器相連 答案 見自主解答 變式訓(xùn)練唱卡拉OK用的話筒內(nèi)有傳感器 其中有一種是動圈式的 它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬圈 線圈處于永磁體的磁場中 當(dāng)聲波使膜片前后振動時 就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?下列說法中正確的是 A 該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B 該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C 膜片振動時 穿過線圈的磁通量不變D 膜片振動時 金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 解析 選B 這既是一道聯(lián)系實際的題 也是一道信息題 只要抓住主要信息 就容易找到答案 主要信息是 線圈是動圈式的 處在磁場中 產(chǎn)生了電信號 結(jié)合實際可知B選項正確 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全