201x-201x學(xué)年高中物理 4.10渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 新人教版選修

1、第第10講渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)講渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)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(guò)對(duì)渦流實(shí)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(dòng).目標(biāo)定位目標(biāo)定位1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 梳理識(shí)記點(diǎn)撥 2課堂講義課堂講義 理解深化探究3對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí) 鞏固應(yīng)用反饋一、渦流一、渦流1.定義：用整塊金屬材料作鐵芯繞制的線圈，當(dāng)線圈中通有 的電流時(shí)，變化的電流會(huì)產(chǎn)生變化的 ，變化的磁場(chǎng)穿過(guò) ，整個(gè)鐵芯會(huì)自成回路，產(chǎn)生 ，這種電流看起來(lái)像水的旋渦，把這種電流叫做渦電流，簡(jiǎn)稱渦流.變化磁場(chǎng)鐵芯感應(yīng)電流2.應(yīng)用(1)渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用，如 .(2)渦流磁效應(yīng)的應(yīng)

2、用，如 .3.防止：電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備中應(yīng)防止渦流過(guò)大而導(dǎo)致浪費(fèi)能量，損壞電器.(1)途徑一：增大鐵芯材料的 .(2)途徑二：用互相絕緣的 疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯.真空冶煉爐探雷器電阻率硅鋼片二、電磁阻尼二、電磁阻尼1.定義：當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)， 電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，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).感應(yīng)阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)三、電磁驅(qū)動(dòng)三、電磁驅(qū)動(dòng)1.定義：磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到 的作用，使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái).2.應(yīng)用：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī).安培力一、對(duì)渦流的認(rèn)識(shí)一、對(duì)渦流的認(rèn)識(shí)1.渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象

3、，同樣遵循法拉第電磁感應(yīng)定律.2.磁場(chǎng)變化越快，導(dǎo)體的橫截面積S越大，導(dǎo)體材料的電阻率越小，形成的渦流就越大.例例1對(duì)變壓器和電動(dòng)機(jī)等中渦流的認(rèn)識(shí)，以下說(shuō)法正確的是()A.渦流會(huì)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(dòng)機(jī)的鐵芯用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來(lái)代替整塊硅鋼鐵芯D.渦流產(chǎn)生于線圈中，對(duì)原電流起阻礙作用解析解析變壓器和電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的渦流會(huì)使溫度升高消耗能量，同時(shí)會(huì)減少線圈絕緣的壽命，A、B正確；變壓器和電動(dòng)機(jī)的鐵芯用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來(lái)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(cuò)誤；渦流產(chǎn)生于鐵芯中，對(duì)原

4、電流無(wú)阻礙作用，D錯(cuò)誤.故選A、B.答案答案AB二、對(duì)電磁阻尼的理解二、對(duì)電磁阻尼的理解1.產(chǎn)生：閉合回路的部分導(dǎo)體在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中就要受到安培力的作用，根據(jù)楞次定律，安培力總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，于是產(chǎn)生電磁阻尼.任何在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，只要給感應(yīng)電流提供回路，就會(huì)存在電磁阻尼作用.2.應(yīng)用舉例：使用磁電式電表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，總希望指針擺到所示值的位置時(shí)便迅速地穩(wěn)定下來(lái)，以便讀數(shù).由于指針轉(zhuǎn)軸的摩擦力矩很小，若不采取其他措施，線圈及指針將會(huì)在所示值附近來(lái)回?cái)[動(dòng)，不易穩(wěn)定下來(lái).為此，許多電表把線圈繞在閉合的鋁框上，當(dāng)線圈擺動(dòng)時(shí)，在閉合的鋁框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而獲得電磁阻

5、尼，以使線圈迅速穩(wěn)定在所示值的位置.電氣列車中的電磁制動(dòng)器也是根據(jù)電磁阻尼這一原理制成的.例例2如圖1所示，一狹長(zhǎng)的銅片能繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)擺動(dòng)，有界磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，銅片在擺動(dòng)時(shí)受到較強(qiáng)的阻尼作用，很快就停止擺動(dòng).如果在銅片上開幾個(gè)長(zhǎng)縫，銅片可以在磁場(chǎng)中擺動(dòng)較多的次數(shù)后才停止擺動(dòng)，這是為什么？圖1解析解析沒有開長(zhǎng)縫的銅片在磁場(chǎng)中擺動(dòng)時(shí)，銅片內(nèi)將產(chǎn)生較大的渦流，渦流在磁場(chǎng)中所受的安培力總是阻礙銅片的擺動(dòng)，因此銅片很快就停止擺動(dòng).如果在銅片上開幾個(gè)長(zhǎng)縫，就可以把渦流限制在縫與縫之間的各部分銅片上，較大地削弱了渦流，阻力隨之減小，所以銅片可以擺動(dòng)多次后才停止擺動(dòng).答案答案見解析三、對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)的理

6、解三、對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)的理解電磁驅(qū)動(dòng)與電磁阻尼的區(qū)別與聯(lián)系1.電磁驅(qū)動(dòng)中導(dǎo)體受安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相同，推動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)；電磁阻尼中安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng).2.電磁驅(qū)動(dòng)中由于電磁感應(yīng)，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能而對(duì)外做功；電磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.3.電磁驅(qū)動(dòng)與電磁阻尼中安培力的作用效果均為阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意電磁驅(qū)動(dòng)中導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度要小于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度.例例3如圖2所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸OO轉(zhuǎn)動(dòng).從上向下看，當(dāng)磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則()A.線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B.線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，

7、轉(zhuǎn)速比磁鐵小C.線圈將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速比磁鐵大D.線圈將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速比磁鐵小圖2解析解析當(dāng)磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(duì)運(yùn)動(dòng)，線圈將與磁極同向轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)速度比磁鐵小.B項(xiàng)正確.答案答案B1.如圖3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(shí)，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(guò)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(shuō)法正確的是()渦流的應(yīng)用渦流的應(yīng)用圖3A.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

8、是因?yàn)楹缚p處的電阻小D.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大解析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AD對(duì)電磁阻尼的理解對(duì)電磁阻尼的理解2.如圖4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(jì)的B.利用渦流而設(shè)計(jì)的C.起電磁阻尼的作用D.起電磁驅(qū)動(dòng)的作用圖4解析解析線圈通電后在安培力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，在鋁框內(nèi)產(chǎn)生渦流.渦流將阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái)，這樣做是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作用.答案答案BC3.如圖5所示，條形磁鐵用細(xì)線懸掛在O點(diǎn).O點(diǎn)正

9、下方固定一個(gè)水平放置的鋁線圈.讓磁鐵在豎直面內(nèi)擺動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()圖5A.磁鐵左右擺動(dòng)一次，線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向改變2次B.磁鐵始終受到感應(yīng)電流磁場(chǎng)的斥力作用C.磁鐵所受到的感應(yīng)電流對(duì)它的作用力始終是阻力D.磁鐵所受到的感應(yīng)電流對(duì)它的作用力有時(shí)是阻力，有時(shí)是動(dòng)力解析解析磁鐵向下擺動(dòng)時(shí)，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流(從上面看)，并且磁鐵受到感應(yīng)電流對(duì)它的作用力為阻力，阻礙它靠近；磁鐵向上擺動(dòng)時(shí)，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流(從上面看)，磁場(chǎng)受感應(yīng)電流對(duì)它的作用力仍為阻力，阻礙它遠(yuǎn)離，所以磁鐵在左右擺動(dòng)一次過(guò)程中，電流方向改變3次，感應(yīng)電流對(duì)它的作用力始終是阻力，只有C項(xiàng)正確.答案答案C4.如圖6所示，光滑水平絕緣面上有兩個(gè)金屬環(huán)靜止在平面上，環(huán)1豎直，環(huán)2水平放置，均處于中間分割線上，在平面中間分割線正上方有一條形磁鐵，當(dāng)磁鐵沿中間分割線向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列