(通用版)2018-2019版高中物理 第四章 电磁感应 4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件 新人教版选修3-2
29页1、7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动,第四章 电磁感应,学习目标 1.知道涡流的产生原因及涡流的防止和应用. 2.知道电磁阻尼和电磁驱动的原理和应用.,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,一、涡流 1.涡流:当线圈中的电流随时间变化时,线圈附近的任何导体中都会产生 ,电流在导体中组成闭合回路,很像 ,所以把它叫做涡电流,简称涡流. 2.涡流大小的决定因素:磁场变化越 ( 越 ),导体的横截面积S越 ,导体材料的电阻率越 ,形成的涡流就越大. 二、电磁阻尼 当导体在 运动时,导体中产生的感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是 导体的运动,这种现象称为电磁阻尼.,感应电流,水中的旋涡,快,大,大,小,磁场中,阻碍,三、电磁驱动 若磁场相对导体运动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到 的作用, 使导体运动起来,这种作用常常称为电磁驱动.,安培力,安培力,即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)导体中有涡流时,导体没有和其他元件组成闭合回路,故导体不会发热.( ) (2)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律.( )
2、(3)电磁阻尼发生的过程,存在机械能向内能的转化.( ) (4)电磁驱动中有感应电流产生,电磁阻尼中没有感应电流产生.( ),答案,2.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图1所示,抛物线的方程为yx2,其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中,磁场的上边界是ya的直线(如图中的虚线所示).一个质量为m的小金属块从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑,假设曲面足够长,重力加速度为g,则金属块 在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量为_.,图1,答案,重点探究,导学探究 如图2所示,线圈中的电流随时间变化时,导体中有感应电流吗?如果有,它的形状像什么?,一、涡流,答案,图2,答案 有.变化的电流产生变化的磁场,变化的磁场产生感生电场,使导体中的自由电子发生定向移动,产生感应电流,它的形状像水中的旋涡,所以把它叫做涡电流,简称涡流.,知识深化 1.产生涡流的两种情况 (1)块状金属放在变化的磁场中. (2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动. 2.产生涡流时的能量转化 (1)金属块在变化的磁场中,磁场能转化为电能,最终转化为内能. (2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动,由于克服安培力
3、做功,金属块的机械能转化为电能,最终转化为内能.,3.涡流的应用与防止 (1)应用:真空冶炼炉、探雷器、安检门等. (2)防止:为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流,常用电阻率较大的硅钢做材料,而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯.,例1 (多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中,如图3所示为一手持式封口机,它的工作原理是:当接通电源时,内置线圈产生磁场,当磁感线穿过封口铝箔材料时,瞬间产生大量小涡流,致使铝箔自行快速发热,熔化复合在铝箔上的溶胶,从而粘贴在承封容器的封口处,达到迅速封口的目的.下列有关说法正确的是 A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔 B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带 C.封口过程中温度过高,可适当减小所通电流的频率来解决 D.该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口,但不适用于金属容器,图3,答案,解析,解析 由于封口机利用了电磁感应原理,故封口材料必须是金属类材料,而且电源必须是交流电,A、B错误; 减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量,即控制温度,C正确; 封口材料应是金属类材料,
4、但对应被封口的容器不能是金属,否则同样会被熔化,只能是玻璃、塑料等材质,D正确.,例2 (多选)如图4所示,闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下,又沿曲面的另一侧上升,设环的初速度为零,摩擦不计,曲面处在图中磁场中,则 A.若是匀强磁场,环上升的高度小于h B.若是匀强磁场,环上升的高度等于h C.若是非匀强磁场,环上升的高度等于h D.若是非匀强磁场,环上升的高度小于h,图4,答案,解析,解析 若磁场为匀强磁场,穿过环的磁通量不变,不产生感应电流,即无机械能向电能转化,机械能守恒,故A错误,B正确; 若磁场为非匀强磁场,环内要产生电能,机械能减少,故C错误,D正确.,导学探究 弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁.将磁铁托起到某一高度后放开,磁铁能上下振动较长时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈,使磁铁上下振动时穿过它(如图5所示),磁铁就会很快停下来,解释这个现象.,二、电磁阻尼,图5,答案 当磁铁穿过固定的闭合线圈时,在闭合线圈中会产生感应电流,感应电流的磁场会阻碍磁铁靠近或离开线圈,也就使磁铁振动时除了受空气阻力外,还要受到线圈的磁场阻力,克服阻力需要做的功较多,机械能损失较
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