2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理選擇性必修2 第2章電磁感應(yīng)第3節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)課件

1、3 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)1.基本知識(shí)概念：由于,在 中會(huì)形成感應(yīng)電流,電流在金屬塊內(nèi)組成閉合回路,很像水的旋渦,因此叫渦電流,簡(jiǎn)稱渦流渦流 電磁感應(yīng)大塊金屬2思考判斷(1)渦電流只能產(chǎn)生熱效應(yīng),不能產(chǎn)生磁效應(yīng)()(2)渦電流不是感應(yīng)電流,而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流()(3)變壓器和電動(dòng)機(jī)的鐵芯不是整塊金屬,而是用許多相互絕緣的薄硅鋼片疊合而成,其原因是為了降低渦流造成的損耗()3探究交流渦流的實(shí)質(zhì)是什么？【提示】 渦流是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,同樣遵守電磁感應(yīng)定律1.基本知識(shí)(1)高頻感應(yīng)爐工作原理：利用渦流熔化金屬,當(dāng)冶煉爐接入_ _后,冶煉鍋內(nèi)被冶煉的金屬內(nèi)部就產(chǎn)生很強(qiáng)的,從而產(chǎn)生大量的熱

2、使金屬熔化優(yōu)點(diǎn)： ,溫度 ；能避免混入有害雜質(zhì)高頻感應(yīng)爐與電磁灶 高頻交流電渦流速度快容易控制(2)電磁灶工作原理：電磁灶是利用 ,通有交變電流時(shí),在 產(chǎn)生渦流,使 發(fā)熱來加熱優(yōu)點(diǎn)：熱效率 、耗電 ,使用方便、安全勵(lì)磁線圈鍋底鍋底高少2思考判斷(1)電磁灶是利用變化的磁場(chǎng)在食物中產(chǎn)生渦流從而對(duì)食物進(jìn)行加熱的()(2)電磁灶是利用變化的磁場(chǎng)在鐵質(zhì)鍋底中產(chǎn)生渦流,使鐵質(zhì)鍋底迅速升溫,而對(duì)鍋內(nèi)食物加熱的()3探究交流電磁爐在工作時(shí)能不能用陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋來加熱食物呢？【提示】 不能因?yàn)檫@樣不能在鍋底產(chǎn)生渦流,也就無法利用渦流的熱效應(yīng)來加熱食物1.基本知識(shí)概念：當(dāng)在 中運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,

3、感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力,安培力總是 導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng),這種現(xiàn)象叫電磁阻尼應(yīng)用：磁電式儀表中利用使指針迅速停下來,便于讀數(shù)電磁阻尼 阻礙電磁阻尼導(dǎo)體磁場(chǎng)2思考判斷(1)在電磁阻尼現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化是導(dǎo)體克服安培力做功,把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能()(2)磁電式儀表線圈的骨架用鋁框來做利用了電磁阻尼()3探究交流磁電式電流表在運(yùn)輸時(shí)往往用短路片把正負(fù)接線柱短接,想一想,這樣做有什么道理？【提示】 這是為了減少運(yùn)輸過程中指針與線圈的劇烈擺動(dòng)而采取的措施這是因?yàn)槎搪菲瑢㈦娏鞅碚?fù)接線柱短接后與線圈組成閉合電路,由于指針和線圈是固定在一起的,所以指針擺動(dòng)時(shí)會(huì)帶動(dòng)線圈在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng),從而在

4、線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,而感應(yīng)電流會(huì)產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的效果,從而有效減輕了指針的擺動(dòng).【問題導(dǎo)思】 1如何判斷發(fā)生渦流時(shí)電流的方向？2渦流的本質(zhì)是什么？渦流有什么用處？對(duì)渦流的理解 1對(duì)渦流的理解(1)本質(zhì)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象(2)條件：穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化,并且金屬塊本身自行構(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)電流很大,故金屬塊的發(fā)熱功率很大2產(chǎn)生渦流的兩種情況(1)塊狀金屬放在變化的磁場(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)3產(chǎn)生渦流時(shí)的能量轉(zhuǎn)化伴隨著渦流現(xiàn)象,其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能例如金屬塊放在了變化的磁場(chǎng)中,則磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

5、；如果是金屬塊進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),則由于克服安培力做功,金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 在水平放置的光滑導(dǎo)軌上,沿導(dǎo)軌固定一個(gè)條形磁鐵,如圖171所示現(xiàn)有銅、鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲、乙、丙,使它們從導(dǎo)軌上的A點(diǎn)以某一初速度向磁鐵滑去各滑塊在未接觸磁鐵前的運(yùn)動(dòng)情況是( )A都做勻速運(yùn)動(dòng)B甲、乙做加速運(yùn)動(dòng)C甲、乙做減速運(yùn)動(dòng)D乙、丙做勻速運(yùn)動(dòng)圖171 【審題指導(dǎo)】 解答本題的思路如下：相對(duì)運(yùn)動(dòng) 磁通量變化 渦流 阻礙作用【解析】 銅塊、鋁塊向磁鐵靠近時(shí),穿過它們的磁通量發(fā)生變化,因此在其內(nèi)部產(chǎn)生渦流,反過來渦流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)原磁場(chǎng)的變化起阻礙作用,所以銅塊和鋁塊向磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)

6、受阻礙而減速,有機(jī)玻璃為非金屬,不產(chǎn)生渦流現(xiàn)象,故C正確【答案】 C減小電動(dòng)機(jī)、變壓器中的渦流影響的方法電動(dòng)機(jī)、變壓器的線圈都繞在鐵芯上,線圈中流過變化的電流,在鐵芯中產(chǎn)生的渦流使鐵芯發(fā)熱,浪費(fèi)了能量,還可能損壞電器,我們可以采用以下兩條途徑減小渦流的影響途徑一是增大鐵芯材料的電阻率,常用的鐵芯材料是硅鋼,它的電阻率比較大；途徑二是用互相絕緣的硅鋼片疊壓的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯1.如圖172所示,在一個(gè)繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水給線圈通入電流,一段時(shí)間后,一個(gè)容器中水溫升高,則通入的電流與水溫升高的是( )A恒定直流、玻璃杯B恒定直流、小鐵鍋C變化的電流、玻璃杯D變

7、化的電流、小鐵鍋圖172 【解析】 通入恒定直流時(shí),所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不變,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,通入變化的電流,所產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化,在空間產(chǎn)生感生電場(chǎng),鐵鍋是導(dǎo)體,感生電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使水溫升高；渦流是由變化的磁場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的,所以玻璃杯中的水不會(huì)升溫【答案】 D如圖173所示,abcd是一閉合的小金屬線框,用一根絕緣的細(xì)桿掛在固定點(diǎn)O,使金屬線框在豎直平面內(nèi)來回?cái)[動(dòng)的過程中穿過水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感線方向跟線框平面垂直,若懸點(diǎn)摩擦和空氣阻力不計(jì),則( )綜合解題方略電磁阻尼的應(yīng)用 圖173 A線框進(jìn)入或離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),都產(chǎn)生感應(yīng)電流,而且電流的方向相反B線框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)

8、域后,越靠近OO時(shí)速度越大,因而產(chǎn)生的感應(yīng)電流也越大C線框開始擺動(dòng)后,擺角會(huì)越來越小,擺角小到某一值后將不再減小D線框擺動(dòng)過程中,機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為線框電路中的電能【審題指導(dǎo)】 審題時(shí)應(yīng)注意以下問題：(1)不計(jì)懸點(diǎn)摩擦和空氣阻力,只考慮電磁阻尼(2)線框運(yùn)動(dòng)過程中,不同的階段要注意不同的特點(diǎn)【規(guī)范解答】 線框在進(jìn)入或離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),由于穿過線框的磁通量發(fā)生變化,線框中都要產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是相反的當(dāng)線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后,穿過線框的磁通量不發(fā)生變化,因而感應(yīng)電流為零,在此區(qū)域內(nèi)機(jī)械能守恒,所以越靠近OO時(shí)速度越大由于線框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域和離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)都有感應(yīng)電流產(chǎn)生,有機(jī)械

9、能轉(zhuǎn)化為電能,所以線框的擺角越來越小,但當(dāng)線框的擺角減小到使線框完全在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),就不再有電能產(chǎn)生,線框的機(jī)械能守恒,擺角將不再減小由以上分析可知,選項(xiàng)A、C正確,B、D錯(cuò)誤【答案】 AC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)生電磁阻尼電磁阻尼是一種十分普遍的物理現(xiàn)象,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1下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是( )A把金屬塊放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中B讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)C讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做變速運(yùn)動(dòng)D把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中【解析】 渦流就是整

10、個(gè)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(cuò)誤；把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中時(shí),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【答案】 D2下列應(yīng)用中哪些與渦流無關(guān)( )A高頻感應(yīng)冶煉爐B汽車的電磁式速度表C家用電度表(轉(zhuǎn)盤式)D閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng),切割磁感線產(chǎn)生的電流【解析】 真空冶煉爐的爐外圍通入反復(fù)變化的電流,則爐內(nèi)的金屬中會(huì)產(chǎn)生渦流；汽車速度表是磁電式電流表,指針擺動(dòng)時(shí),鋁框骨架中產(chǎn)生渦流；家用電度表(轉(zhuǎn)盤式)的轉(zhuǎn)盤中有渦流產(chǎn)生；閉合線圈在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,不同于渦流,D正確【答案】 D3關(guān)于真空冶煉和電熨斗的說法正確的是( )A它們都是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的B它們都是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的渦流工作的C前者是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的渦流工作的,后者是利用電流的熱效應(yīng)工作的D前者利用的是變化的電流,后者利用的是恒定的電流【解析】 冶煉爐,爐外有線圈,線圈中通入反復(fù)變化的電流,爐內(nèi)的金屬產(chǎn)生渦流渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化；電熨斗是利用電阻線發(fā)熱工作的,故選C.【答案】 C4. 如圖174所示所示,將一金屬銅球通過一輕