涡流、电磁阻尼和电磁驱动教学设计

1、涡流、电磁阻尼和电磁驱动教学设计引入新课设疑:地球是一个巨大的磁体，具有金属外壳的人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动，若不能忽略所经之处地磁场的强弱差别，则它对卫星的运动可能产生怎样的影响？教师：出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？学生：它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。学生补充：互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯。教师：为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？这些疑问学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。进行新课一、涡流教师：演示1涡流生热实验。将可拆变压器的一字铁竖起来，一字铁外面套上装有松香的铝槽。在原线圈接通交流电后将连接有小灯泡的闭

2、合线圈缓慢的套在一字铁的外面，让学生注意观察灯泡亮度的变化情况。教师：灯泡为什么亮了？学生：原线圈中交流电流的磁场发生变化，一字铁中磁场发生变化，根据楞次定律闭合线圈中有磁通量发生变化，所以有感应电流，灯泡发光。几分钟后，学生嗅到了松香的味道，再让后排的同学上来摸摸铁芯和铝槽，比较它们的温度，报告给全班同学。学生：铝槽的温度比铁芯高，嗅到松香的味道是铝槽被加热的结果。教师：为什么闭合的铝槽会发热呢？学生代表回答：和灯泡发光一样，在铝槽中也有感应电流产生。教师：安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？学生：当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以

3、叫做涡流。师生共同活动：分析涡流的产生过程。分析：如图课本26页所示所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场激发出感生电场。导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流。由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热，这就是涡流的热效应。教师：课件演示，涡流的产生过程，增强学生的感性认识。教师：为什么铝槽的温度比铁芯高？学生代表回答：因为铝槽中的涡流很强，会产生大量的热。而铁芯是用互相绝缘的硅钢片叠成的，涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，涡流产生的

4、热量也减少。教师：同学们的回答非常好，现在明白了为什么铁芯用绝缘的硅钢薄片叠合而成了吗？学生：为了减少涡流损失的电能，同时也保护铁芯不被烧坏。例题变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一块整硅钢，这是因为（）a. 增大涡流，提高变压器的效率b. 减少涡流，提高变压器的效率c. 增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量d. 增大铁芯中的电阻，以减少发热量思路点拨：不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，阻断涡流回路，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采取的措施。正确选项为:bd.点评：任何事物都具有两面性，对人类有益的一面要注意开发利用，而对人类有

5、害的一面要尽可能防止。（2）涡流的防止和利用教师：下面大家阅读教材，了解一下涡流在生产、生活、科技等方面的应用。学生举例分析：探雷器、安检门、真空冶炼炉、电磁炉等等。例题电磁灶是利用电磁感应引起涡流的原理来工作的，它主要是由感应线圈(加热)，台板和金属锅等组成，(1)电磁灶的台板下面布满了线圈，当其中通过交流电时，在台板与金属锅之间产生交变磁场，磁感线穿过锅体，不但会产生 ，而且会促使金属锅体内的分子运动，使分子振 动 生 热.因为这两种热是直接在锅体上产生的，热能的损耗很小，所以电磁灶的热效率可达80%，比煤气灶的热效率约高一倍。(2)电磁灶工作时对下列哪些物品有干扰作用？把下列正确选项的字

6、母填到空白处_.a.手机 b.磁带 c.心脏起搏器 d.圆珠笔思路点拨：电磁灶产生的交变磁场，不但会产生涡流热，而且会促使金属锅体的分子运动并互相碰撞，造成分子间的摩擦生热。电磁灶在工作时会产生较强的电磁场，故凡能产生涡流的铁磁性小物体(如铁质叉和汤匙等)均不能放在灶台上它的辐射波对直径3 m范围内的收音机、录音机、电视机等电器的收听或收看有干扰；还能使放在近处的手表、磁带等物品被磁化；对于携带心脏起博器及佩带磁疗仪的人，应慎用电磁灶答案：（1）涡流热（2）abc例题.目前金属探测器已经广泛应用于各种安检、高考及一些重要场所，关于金属探测器的下列有关论述正确的是 （ ）a.金属探测器可用于月饼

7、生产中，用来防止细小的金属颗粒混入月饼馅中b.金属探测能帮助医生探测儿童吞食或扎到手脚中的金属物，是因为探测器的线圈中能产生涡流c.使用金属探测器时候，应该让探测器静止不动，探测效果会更好d.能利用金属探测器检测考生是否携带手机等违禁物品,是因为探测器的线圈中通有直流电思路点拨：金属探测器是通过其通有交流电的探测线圈，会在隐蔽金属中激起涡流，反射回探测线圈，从而改变原交流电的大小，从而起到探测作用。当探测器相对于被测金属发生相对移动时，探测器中的线圈的交流电产生的磁场相对变化较快，在金属中产生的涡流会更强，检测效果更好。正确选项为a。金属探测器在使用时一旦发现金属物品，能发出报警声音，同时指示

8、灯由绿变红.例题：如图所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（ ）a电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快b电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快c工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小d工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大思路点拨：磁场变化越快，感应电动势越大，涡流就越强，产生的热量就越多.此外电阻越大产生的热量就越多.正确选项为:ad.二、电磁阻尼导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力的方向总是

9、阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。演示2电磁阻尼。动画演示电磁阻尼按照教材“做一做”中叙述的内容，演示电表指针在偏转过程中受到的电磁阻尼现象。例题用丝线悬挂闭合金属环，悬于o点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场,如图所示.金属环的摆动会很快停下来试解释这一现象若整个空间都有向外匀强磁场，会有这种现象吗？思路点拨：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时，由于磁通量发生变化，环内一定会有感应电流产生，根据楞次定律将会阻碍相对运动，所以摆动会很快停下来，这就是电磁阻尼现象当然也可以用能量守恒来解释：既然有电流产生，就一定有一部分机械能向电能转化，最后电流通过导体转化为内能若空间都有匀强磁场，

10、穿过金属环的磁通量反而不变化了，因此不产生感应电流，因此也就不会阻碍相对运动，摆动就不会很快停下来点评：电磁阻尼是导体相对于磁场运动，安培力的作用是阻碍它们间的相对运动。三、电磁驱动演示3电磁驱动。演示教材27页的演示实验。引导学生观察并解释实验现象。磁场相对于导体运动时，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，这种现象称为电磁驱动。交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。例题下列现象属于电磁驱动的是 （ ）a. 磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做b. 微安表的表头在运输时要把两接线柱短接c.交流感应电动机d.当图中b变大时，在固定光滑导轨上滑动思路点拨：交流感应电动机是利用三个线圈中的交变电流产生旋转的磁场，磁场中的导体框在安培力的作用下也就随着转动.图中的磁感应强度b变大时，根据楞次定律知，