2017-2018學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 7 渦流(選學(xué))課件 教科版選修3-2.ppt
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7渦流(選學(xué)),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(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,二、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng),,欄目索引,一、渦流高頻感應(yīng)爐與電磁灶,,對(duì)點(diǎn)檢測(cè)自查自糾,,,一、渦流高頻感應(yīng)爐與電磁灶,知識(shí)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(shí),變化的電流會(huì)產(chǎn)生變化的,變化的磁場(chǎng)穿過鐵芯,整個(gè)鐵芯會(huì)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(jiǎn)稱渦流.2.對(duì)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(diǎn):整個(gè)導(dǎo)體回路的電阻一般很小,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(chǎng),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(chǎng)中.(2)塊狀金屬進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng).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(huì)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)一步減小了渦流的發(fā)熱.,【深度思考】,發(fā)生渦流時(shí),金屬塊并沒有接入閉合電路,為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流?,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(shí),金屬塊內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.,,答案,典例精析,例1下列關(guān)于渦流的說法中正確的是()A.渦流跟平時(shí)常見的感應(yīng)電流一樣,都是因?yàn)榇┻^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(xiàng)A正確.,A,例2變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成,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(xiàng)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(dòng),知識(shí)梳理,1.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).2.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.(2)應(yīng)用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī).,,答案,阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng),安培力,,感應(yīng),3.電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的比較,【深度思考】,電磁阻尼是誰阻礙誰的運(yùn)動(dòng)?電磁驅(qū)動(dòng)是誰驅(qū)動(dòng)誰?,答案電磁阻尼是磁場(chǎng)阻礙導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng),電磁驅(qū)動(dòng)是磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng).,,答案,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(yùn)動(dòng)B.在兩個(gè)下落過程中的機(jī)械能都守恒C.在P中的下落時(shí)間比在Q中的長(zhǎng)D.落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的大,圖1,典例精析,,解析答案,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(chǎng)力,不做自由落體運(yùn)動(dòng),而在塑料管Q中只受到重力,在Q中做自由落體運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)功能關(guān)系知,在P中下落時(shí),小磁塊機(jī)械能減少,在Q中下落時(shí),小磁塊機(jī)械能守恒,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在P中加速度較小,在P中下落時(shí)間較長(zhǎng),選項(xiàng)C正確;由于在P中下落時(shí)要克服磁場(chǎng)力做功,機(jī)械能有損失,故知,落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,答案C,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(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),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,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),線圈將與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng),但轉(zhuǎn)動(dòng)速度比磁鐵小.B項(xiàng)正確.,圖2,B,,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(dòng)現(xiàn)象中安培力的作用效果都是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng),減小導(dǎo)體與磁場(chǎng)的相對(duì)速度.但阻礙不是阻止,導(dǎo)體與磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)不同步.,,返回,對(duì)點(diǎn)檢測(cè)自查自糾,1,2,3,4,,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(shí)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3,1,2,3,4,解析當(dāng)電磁鐵接通交流電源時(shí),金屬杯處在變化的磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱,使水溫升高.要縮短加熱時(shí)間,需增大渦電流,即增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì),瓷杯不能產(chǎn)生渦電流,取走鐵芯會(huì)導(dǎo)致磁性減弱.所以選項(xiàng)A、B正確,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.,答案AB,2.(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(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?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,1,2,3,4,,解析答案,圖4,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.,1,2,3,4,答案AD,1,2,3,4,3.(對(duì)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(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,BC,,解析答案,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,這樣做是利用渦流來起電磁阻尼的作用.,圖5,,1,2,3,4,4.(對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)的理解)(多選)1824年,法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”.實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖6所示.實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)勢(shì)B.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C.在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)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(yùn)動(dòng)形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng),解析答案,圖6,,1,2,3,4,返回,解析圓盤運(yùn)動(dòng)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(dòng)勢(shì),選項(xiàng)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(diǎn)電勢(shì)不等而形成渦流,產(chǎn)生的磁場(chǎng)又導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)B正確;圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,圓盤位置、圓盤面積和磁場(chǎng)都沒有發(fā)生變化,所以沒有磁通量的變化,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;圓盤本身呈現(xiàn)電中性,不會(huì)產(chǎn)生環(huán)形電流,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案AB,本課結(jié)束,- 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