第四章第7节,涡流、电磁阻尼和电磁驱动

1、第第7 7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动节涡流、电磁阻尼和电磁驱动 第四章第四章 电磁感应电磁感应 第一篇第一篇 模块同步导学篇模块同步导学篇 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 知识一涡流知识一涡流 基础梳理基础梳理 1定义定义 由于由于_，在导体中产生的像水中旋涡样的，在导体中产生的像水中旋涡样的_电流电流 2特点特点 若金属的电阻率小，涡流往往若金属的电阻率小，涡流往往_，产生的热量，产生的热量_. 3应用应用 (1)涡流热效应：如涡流热效应：如_. (2)涡流磁效应：如

2、涡流磁效应：如_、_. 电磁感应电磁感应感应感应 很强很强 如真空冶炼炉如真空冶炼炉 安检门安检门 很多很多 探雷器探雷器 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 4防止防止 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导 致浪费能量，损坏电器致浪费能量，损坏电器 (1)途径一：增大铁芯材料的途径一：增大铁芯材料的_. (2)途径二：用相互绝缘的途径二：用相互绝缘的_叠成的铁芯代替整叠成的铁芯代替整 个硅钢铁芯个硅钢铁芯 判断：判断

3、：(1)涡流也是一种感应电流涡流也是一种感应电流() (2)导体中有涡流时，导体本身会产热导体中有涡流时，导体本身会产热() (3)利用涡流制成的探雷器无法探出利用涡流制成的探雷器无法探出“石雷石雷”() 答案答案(1)(2)(3) 电阻率电阻率 硅钢片硅钢片 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 释疑解难释疑解难 1涡流的产生涡流的产生 涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象当导体处涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象当导体处 在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导在变

4、化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导 体内部可以等效成许许多多的闭合电路当穿过这些闭体内部可以等效成许许多多的闭合电路当穿过这些闭 合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合电路中合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合电路中 将产生感应电流，即导体内部产生了涡流将产生感应电流，即导体内部产生了涡流 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 2涡流的特点涡流的特点 当电流在金属块内自成闭合回路当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流产生涡流)时，由于时，由于 整块金属的电

5、阻很小，涡流往往很强，根据公式整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式PI2R 知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发 热功率很大热功率很大 3涡流的防止涡流的防止 电动机、变压器的线圈中有变化的电流，因而在铁电动机、变压器的线圈中有变化的电流，因而在铁 芯中产生了涡流，不仅浪费了能量，还可能损坏电器，芯中产生了涡流，不仅浪费了能量，还可能损坏电器， 因此，要想办法减小涡流为了达到减小涡流的目的，因此，要想办法减小涡流为了达到减小涡流的目的， 采用了电阻率大的硅钢做铁芯的材料，并把硅钢做成彼采用了电阻率大的硅钢做铁芯的材料，并把硅钢做

6、成彼 此绝缘的薄片，这样，就大大减小了涡流此绝缘的薄片，这样，就大大减小了涡流 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 4涡流的利用涡流的利用 用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈 中通入反复变化的电流，炉内的金属中就产生涡流涡中通入反复变化的电流，炉内的金属中就产生涡流涡 流产生的热量使金属达到很高的温度并熔化利用涡流流产生的热量使金属达到很高的温度并熔化利用涡流 冶炼金属的优点是整个过程能在真空中进行，这样就能冶炼金属的优

7、点是整个过程能在真空中进行，这样就能 防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金 特别提醒特别提醒 (1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 (2)磁场变化越快磁场变化越快 ，导体的横截面积，导体的横截面积S越大，越大， 导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 学后

8、自测学后自测 1下列做法中可能产生涡流的是下列做法中可能产生涡流的是() A把金属块放在匀强磁场中把金属块放在匀强磁场中 B让金属块在匀强磁场中做匀速运动让金属块在匀强磁场中做匀速运动 C让金属块在匀强磁场中做变速运动让金属块在匀强磁场中做变速运动 D把金属块放在变化的磁场中把金属块放在变化的磁场中 D涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产 生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即 穿过金属块的磁通量发生变化而穿过金属块的磁通量发生变化而A、B、C中磁通量不中磁通量不 变化，所以变化，所以A、

9、B、C错误，把金属块放在变化的磁场中错误，把金属块放在变化的磁场中 时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所 以以D正确正确 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 知识二电磁阻尼和电磁驱动知识二电磁阻尼和电磁驱动 基础梳理基础梳理 1电磁阻尼电磁阻尼 (1)概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受 到到_，_总是阻碍导体运动的现象总是阻碍导体运动的现象 (2)应用：磁电

10、式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到 某位置，便于读数某位置，便于读数 2电磁驱动电磁驱动 (1)概念：磁场相对导体转动时，导体中产生概念：磁场相对导体转动时，导体中产生_， 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 的现象的现象 安培力安培力安培力的方向安培力的方向 感应电流感应电流 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 (2)应用：交流感应电动机应用：交流感应电动

11、机 判断：判断：(1)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次 定律定律() (2)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向 内能的转化内能的转化() (3)电磁驱动时，被驱动的导体中有感应电电磁驱动时，被驱动的导体中有感应电 流流() 答案答案(1)(2)(3) 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 释疑解难释疑解难 电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼与电磁驱动的比较 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一

12、站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 特别提醒特别提醒电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作 用效果均为阻碍相对运动，应注意电磁驱动中，导体的用效果均为阻碍相对运动，应注意电磁驱动中，导体的 运动速度要小于磁场的运动速度运动速度要小于磁场的运动速度 相同点相同点 两者都是电磁感应现象，都遵循楞两者都是电磁感应现象，都遵循楞 次定律，都是安培力阻碍引起感应次定律，都是安培力阻碍引起感应 电流的导体与磁场间的相对运动电流的导体与磁场间的相对运动 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清

13、教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 学后自测学后自测 2.如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均 可绕竖直轴可绕竖直轴OO转动从上向下看，转动从上向下看， 当磁铁逆时针转动时，则当磁铁逆时针转动时，则() A线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同 B线圈将逆时针转动，转速比磁铁大线圈将逆时针转动，转速比磁铁大 C线圈转动时将产生感应电流线圈转动时将产生感应电流 D线圈转动时感应电流的方向始终是线圈转动时感应电流的方向始终是abcda 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知

14、识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 C本题考查电磁驱动和楞次定律当磁铁逆时针转本题考查电磁驱动和楞次定律当磁铁逆时针转 动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线， 线圈中产生感应电流，故线圈中产生感应电流，故C对；当线圈相对磁铁转过对；当线圈相对磁铁转过 90时电流方向不再是时电流方向不再是abcda，D错；由楞次定律的推广错；由楞次定律的推广 含义可知，线圈将与磁极同向转动，但转动的角速度一含义可知，线圈将与磁极同向转动，但转动的角速度一 定小于磁铁转动的角速度如两者的角速度相

15、同，磁感定小于磁铁转动的角速度如两者的角速度相同，磁感 线与线圈处于相对静止，线圈不切割磁感线，无感应电线与线圈处于相对静止，线圈不切割磁感线，无感应电 流产生，故流产生，故A、B错错 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 1线圈中的电流变化时，线圈附近的导体中会产生涡线圈中的电流变化时，线圈附近的导体中会产生涡 流，涡流会产生热量，因此在日常生活中，既要防止有害流，涡流会产生热量，因此在日常生活中，既要防止有害 涡流，又要利用有益涡流涡流，又要利用有益涡流 2导体在磁场中运

16、动，感应电流会使导体受到安培力导体在磁场中运动，感应电流会使导体受到安培力 阻碍其运动，即为电磁阻尼阻碍其运动，即为电磁阻尼 3磁场运动时，在磁场中的导体内会产生感应电流，磁场运动时，在磁场中的导体内会产生感应电流， 使导体受到安培力的作用而运动起来，即为电磁驱动使导体受到安培力的作用而运动起来，即为电磁驱动. 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 命题一对涡流的理解及应用命题一对涡流的理解及应用 经典例题经典例题 例例1光滑曲面与竖直平面的交线光滑曲面与竖直平面的交线 是抛

17、物线，如图所示，抛物线的方是抛物线，如图所示，抛物线的方 程为程为yx2，其下半部处在一个水平，其下半部处在一个水平 方向的匀强磁场中，磁场的上边界方向的匀强磁场中，磁场的上边界 是是ya的直线的直线(如图中的虚线所示如图中的虚线所示) 一个小金属块从抛物线上一个小金属块从抛物线上yb(ba) 处以速度处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面沿抛物线下滑，假设曲面 足够长，则金属块在曲面上滑动的过足够长，则金属块在曲面上滑动的过 程中产生的焦耳热总量是程中产生的焦耳热总量是() 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思

18、路大题串知探思路课时作业课时作业 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题

19、全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 命题二电磁阻尼与电磁驱动命题二电磁阻尼与电磁驱动 经典例题经典例题 例例2弹簧上端固定，下端悬挂弹簧上端固定，下端悬挂 一根磁铁将磁铁托到某一高度一根磁铁将磁铁托到某一高度 后放开，磁铁能振动较长一段时后放开，磁铁能振动较长一段时 间才停下来如果在磁铁下端放间才停下来如果在磁铁下端放 一个固定的闭合线圈，使磁铁上一个固定的闭合线圈，使磁铁上 下振动时穿过它下振动时穿过它(如图所示如图所示)，磁铁就会很快停下来，磁铁就会很快停下来 解释这个现象，并说明此现象中的能量转化情况解释这个现象，并说明此现象中的能量转化情况 【思路点拨思路

20、点拨】 【尝试自解尝试自解】 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 解析解析】当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈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和线圈靠中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠 近或离开，也就是磁铁振动时除了受空气阻力外，还有线近或离开，也就是磁铁振动时除了受空气阻力外，还有线 圈受到的安培力阻碍，克服阻力需要做的功增多，振动时圈受到的安培力阻碍，克服阻力需要做的功增多，振动时 机械能的损失增快，

21、因而会很快停下来机械能的转化情机械能的损失增快，因而会很快停下来机械能的转化情 况可表示如下：况可表示如下： 【答案答案】见解析见解析 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 从能量转化的情况看，电磁驱动过程是电能转化为从能量转化的情况看，电磁驱动过程是电能转化为 机械能，而电磁阻尼过程是其他形式的能转化成电能，机械能，而电磁阻尼过程是其他形式的能转化成电能， 最终转化为内能最终转化为内能 应用演练应用演练 在水平面上放置两个完全相同的带中心轴的金属在水平面上放置两个完全相同的

22、带中心轴的金属 圆盘，它们彼此用导线把中心轴和对方圆盘的边缘相连圆盘，它们彼此用导线把中心轴和对方圆盘的边缘相连 接，组成电路如图所示，一匀强磁场穿过两圆盘垂直向接，组成电路如图所示，一匀强磁场穿过两圆盘垂直向 外，若不计一切摩擦，当外，若不计一切摩擦，当a盘在外力作用下做逆时针转动盘在外力作用下做逆时针转动 时，转盘时，转盘b() 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 A沿与沿与a盘相同的方向转动盘相同的方向转动 B沿与沿与a盘相反的方向转动盘相反的方向转动 C转动的角速度

23、可能大于转动的角速度可能大于a盘的角速度盘的角速度 D转动的角速度可能等于转动的角速度可能等于a盘的角速度盘的角速度 B如图所示，金属圆盘可看做由多根如图所示，金属圆盘可看做由多根 金属辐条组成，金属辐条组成，a盘在外力作用下逆时盘在外力作用下逆时 针转动时，圆盘切割磁感线，由右手针转动时，圆盘切割磁感线，由右手 定则判知，电动势方向为由定则判知，电动势方向为由O1A， 在闭合电路中有方向为在闭合电路中有方向为O1AO2BO1的感的感 应电流，而对应电流，而对b盘，由左手定则和能的转盘，由左手定则和能的转 化和守恒定律判知，化和守恒定律判知，b盘顺时针转动且其盘顺时针转动且其 转动的角速度一定

24、小于转动的角速度一定小于a盘的角速度，选盘的角速度，选 项项B正确正确 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 1.下列现象属于电磁阻尼的是下列现象属于电磁阻尼的是() A磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做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微安表的表头在运输时要把两接线柱短接 C自制金属地雷探测器自制金属地雷探测器 D交流感应电动机交流感应电动机 AB电磁阻尼是指导体在磁场中运动时，感应电流电磁阻尼是指导体在磁场中运动时，感应电流 会使导体受到安

25、培力，安培力总是阻碍导体运动，而电磁会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体运动，而电磁 驱动是磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感驱动是磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感 应电流使导体受到安培力作用，安培力使导体运动而不是应电流使导体受到安培力作用，安培力使导体运动而不是 阻碍导体运动阻碍导体运动 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 2如图所示，在线圈上端放置一盛如图所示，在线圈上端放置一盛 有冷水的金属杯，现接通交流电源，有冷水的金属杯，现接通交流电源，

26、 过了几分钟，杯内的水沸腾起来过了几分钟，杯内的水沸腾起来 若要缩短上述加热时间，下列措施若要缩短上述加热时间，下列措施 可行的有可行的有() A增加线圈的匝数增加线圈的匝数 B提高交流电源的频率提高交流电源的频率 C将金属杯换为瓷杯将金属杯换为瓷杯 D取走线圈中的铁芯取走线圈中的铁芯 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 AB利用法拉第电磁感应定律和涡电流解题当电利用法拉第电磁感应定律和涡电流解题当电 磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡磁铁接通交流电源时，金属

27、杯处在变化的磁场中产生涡 电流发热，使水温升高要缩短加热时间，需增大涡电电流发热，使水温升高要缩短加热时间，需增大涡电 流，即增大感应电动势或减小电阻增加线圈匝数、提流，即增大感应电动势或减小电阻增加线圈匝数、提 高交变电流的频率都是为了增大感应电动势瓷杯不能高交变电流的频率都是为了增大感应电动势瓷杯不能 产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱所以选项产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱所以选项A、B 正确，选项正确，选项C、D错误错误 第四章第四章 电磁感应电磁感应 创新大课堂创新大课堂 教材知识一站清教材知识一站清 热考命题全聚焦热考命题全聚焦大题串知探思路大题串知探思路课时作业课时作业 3如图所示，金属球如图所示，金属球(铜球铜球)下端有通电的线圈，今把下端有通电的线圈，今把 小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是 (不计空气阻力不计空气阻力)() 第四章第四章 电磁感应