高中物理 第四章 电磁感应 第7讲 涡流电磁阻尼和电磁驱动教学案 新人教版选修
13页1、我带领班子成员及全体职工,积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习,同时认真学习业务知识,全面提高了自身素质,增强职工工作积极性,杜绝了纪律松散7涡流、电磁阻尼和电磁驱动知识内容涡流、电磁阻尼和电磁驱动考试要求必考加试b课时要求1.了解涡流的产生原因,知道涡流的本质是感应电流2了解电磁阻尼和电磁驱动现象3了解涡流的应用和减小涡流危害的方法.一、涡流 导学探究如图1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?图1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,简称涡流知识梳理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感应电流,电流在导体中组成闭合回路,很像水中的旋涡,所以把它叫做涡电流,简称涡流2涡流大小的决定因素:磁场变化越快(越大),导体的横截面积S越大,导体材料的电阻率越小,形成的涡流就越大3应用:真空冶炼炉、探雷器、安检门等4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
2、替整块硅钢铁芯即学即用判断下列说法的正误(1)涡流也是一种感应电流()(2)导体中有涡流时,导体没有和其它元件组成闭合回路,故导体不会发热()(3)利用涡流制成的探测器也可探测毒品()(4)涡流是一种有害的电磁感应现象()答案(1) (2) (3) (4)二、电磁阻尼和电磁驱动导学探究1.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2所示),磁铁就会很快停下来,解释这个现象图2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,还有线圈的磁场力作为阻力,克服阻力需要做的功较多,机械能损失较快,因而会很快停下来2一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间,如图3所示,蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕轴转动当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动;磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动图3(1)蹄形磁铁转动时,穿过线圈的磁通量是否变化?(2)线圈转动起来的动力是什么力?线圈的转动速度与磁铁的转动速度什么关系?答案(1)变化
3、(2)线圈内产生感应电流受到安培力的作用,安培力作为动力使线圈转动起来线圈的转速小于磁铁的转速知识梳理(1)电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动,这种现象称为电磁阻尼(2)电磁驱动:若磁场相对导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来,这种作用常常称为电磁驱动(3)电磁阻尼中克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能;电磁驱动中通过安培力做功,电能转化为导体的机械能而对外做功即学即用判断下列说法的正误(1)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律()(2)电磁阻尼发生的过程,存在机械能向内能的转化()(3)电磁驱动现象中有感应电流产生,电磁阻尼中没有感应电流产生()(4)电磁驱动可以被利用,而电磁阻尼不能被利用()答案(1) (2) (3) (4)一、涡流的理解、利用和防止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,
4、由于克服安培力做功,金属块的机械能转化为电能,最终转化为内能例1(2015 衢州统考)(多选)高频焊接原理示意图如图4所示,线圈通以高频交流电,金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热,将焊缝融化焊接,要使焊接处产生的热量较大,可采用()图4A增大交变电流的电压 B增大交变电流的频率C增大焊接缝的接触电阻 D减小焊接缝的接触电阻答案ABC解析当增大交变电流的电压时,线圈中交变电流增大,那么磁通量变化率增大,因此产生感应电动势增大,感应电流也增大,那么焊接时产生的热量也增大,A正确;根据法拉第电磁感应定律分析可知,电流变化的频率越高,磁通量变化频率越高,产生的感应电动势越大,感应电流越大,焊缝处的温度升高的越快,B正确;增大电阻,在相同电流下,焊缝处热功率大,温度升的越高,故C正确,D错误例2(多选)如图5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()图5A若是匀强磁场,环上升的高度小于hB若是匀强磁场,环上升的高度等于hC若是非匀强磁场,环上升的高度等于hD若是非匀强磁场,环上升的高度小于h答案BD解析若磁场为匀强磁场,穿过
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