高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 7 渦流（選學(xué)）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(biāo)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(dāng)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(dǎo)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(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)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(jī)、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(jī)、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(jī)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(jìn)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(dǎo)體內(nèi)部等效成許多閉合電路.當(dāng)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(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(jìn)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(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時， 電流會使導(dǎo)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(dǎo)體轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到的作用，使導(dǎo)體運動起來.(2)應(yīng)用交流感應(yīng)電動機(jī).答案阻礙導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體的機(jī)械能共同點兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體受到的安培力都是阻礙導(dǎo)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(dǎo)體相對磁場的運動，電磁驅(qū)動是磁場驅(qū)動導(dǎo)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(jī)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(jī)械能減少，在Q中下落時，小磁塊機(jī)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(jī)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(dāng)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(dāng)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(dǎo)體與磁場的相對速度.但阻礙不是阻止，導(dǎo)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(dāng)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(dǎo)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(xué)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(xì)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(dāng)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(dǎo)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(dǎo)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(yuǎn)近不同的點電勢不等而形成渦流，產(chǎn)生的磁場又導(dǎo)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