涡流、电磁阻尼和电磁驱动

涡流、电磁阻尼和电磁驱动现在是1页\一共有42页\编辑于星期三一、涡流1．概念：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时．变化的电流会产生变化的

，变化的

穿过

．整个铁芯会自成回路．产生

．这种电流看起来像水的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流．磁场磁场铁芯感应电流现在是2页\一共有42页\编辑于星期三2．应用(1)涡流热效应的应用，如

．(2)涡流磁效应的应用，如

．3．防止：电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量，损坏电器．(1)途径一：增大铁芯材料的

．(2)途径二：用相互绝缘的

叠成的铁芯代替

铁芯．真空冶炼炉探雷器电阻率硅钢片整块硅钢现在是3页\一共有42页\编辑于星期三一、对涡流的成因及涡流中的能量转化1．涡流产生的条件涡流的本质是电磁感应现象，涡流产生条件是穿过金属块的磁通量发生变化．并且金属块本身可自行构成闭合回路．同时因为整个导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大，就像水中的漩涡．2．可以产生涡流的两种情况(1)把块状金属放在变化的磁场中．(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．现在是4页\一共有42页\编辑于星期三3．能量变化伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能并最终在金属块中转化为内能．如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则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．现在是5页\一共有42页\编辑于星期三4．涡流的利与弊(1)利：利用涡流原理可制成感应炉来冶炼金属；利用涡流可制成磁电式、感应式电工仪表；电能表中的阻尼器也是利用涡流原理制成的．(2)弊：在电机、变压器等设备中，由于涡流存在，产生附加损耗，同时磁场减弱造成电器设备效率降低．现在是6页\一共有42页\编辑于星期三

高频焊接原理示意图如图所示，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，将焊缝熔化焊接．要使焊接处产生的热量较大，可采用(

)A．减小交变电流的频率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现在是7页\一共有42页\编辑于星期三解析：答案：

BC

现在是8页\一共有42页\编辑于星期三二、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到安培力，安培力的方向总是

．2．应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数．阻碍导体的运动现在是9页\一共有42页\编辑于星期三三、电磁驱动1．概念：磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到

的作用，

起来．2．应用：交流感应电动机．安培力使导体运动现在是10页\一共有42页\编辑于星期三1．电磁驱动的原因分析现在是11页\一共有42页\编辑于星期三当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，例如线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来．楞次定律的一种理解是阻碍相对运动，从而阻碍磁通量的增加，磁铁转动时，相对于线圈转动，所以线圈也同方向转动，从而“阻碍”这种相对运动，电磁驱动也可以用楞次定律来解释．现在是12页\一共有42页\编辑于星期三2．电磁阻尼与电磁驱动的区别电磁阻尼电磁驱动区别产生电流的原因由于导体在磁场中运动由于磁场相对于导体运动，导体中产生感应电流安培力方向安培力方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动导体受安培力方向与导体运动方向相同，推动导体运动本质联系都属于电磁感应现象，安培力的作用效果是阻碍导体与磁场间发生相对运动现在是13页\一共有42页\编辑于星期三

下列现象属电磁阻尼的是____________，属电磁驱动的是________．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框短接C．自制金属地雷探测器D．交流感应电动机E．当右图中B变大时，a、b在固定 光滑导轨上滑动现在是14页\一共有42页\编辑于星期三解析：

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培力，安培力的方向总是阻碍导体运动；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．答案：

AB

DE现在是15页\一共有42页\编辑于星期三◎

教材资料分析〔思考与讨论〕——教材P27分析电表线圈骨架的作用现在是16页\一共有42页\编辑于星期三磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上图乙．假定仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流沿什么方向？由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培力．安培力是沿什么方向的？安培力对铝框的转动产生什么影响？使用铝框做线圈骨架有什么好处？现在是17页\一共有42页\编辑于星期三现在是18页\一共有42页\编辑于星期三【点拨】仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流方向(从上往下看)沿铝框逆时针方向，铝框左边受向下的安培力，而右边受向上的安培力，安培力阻碍线圈的转动．使用铝框做线圈骨架的目的是利用感应电流来起到电磁阻尼作用，使线圈偏转后尽快停下来．现在是19页\一共有42页\编辑于星期三〔做一做〕——教材P27取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况．用导线把微安表的正、负两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？怎样解释这种差别？【点拨】

用导线把微安表的两个接线柱连在一起后，用手晃动表壳，表针的摆动幅度大大减小，因为用导线把微安表两接线柱连在一起，就形成了闭合回路，产生感应电流从而阻碍它们的相对运动．现在是20页\一共有42页\编辑于星期三练习、如图所示，光滑金属球从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，设金属球初速度为零，曲面光滑，则(

)现在是21页\一共有42页\编辑于星期三A．若是匀强磁场，球滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，球滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，球滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于h解析：

若是匀强磁场，则穿过球的磁通量不发生变化，球中无涡流，机械能没有损失，故球滚上的高度等于h，选项A错B对．若是非匀强磁场，则穿过球的磁通量发生变化，球中有涡流产生，机械能转化为内能，故球滚上的高度小于h，选项C错D对．答案：

BD现在是22页\一共有42页\编辑于星期三

练习、如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触．当磁铁绕轴转动时，铜盘将(

)现在是23页\一共有42页\编辑于星期三A．以相同的转速与磁铁同向转动B．以较小的转速与磁铁同向转动C．以相同的转速与磁铁反向转动D．静止不动现在是24页\一共有42页\编辑于星期三解析：

因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生电流的条件必须是磁通量发生变化．故要求线圈转动方向与磁铁相同而转速小，不能同步转动，所以正确选项是B.答案：

B现在是25页\一共有42页\编辑于星期三练习、如图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点．O点正下方固定一个水平放置的铝线圈．让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是(

)现在是26页\一共有42页\编辑于星期三A．磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次B．磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C．磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D．磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力现在是27页\一共有42页\编辑于星期三解析：

磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向感应电流(从上面看)，并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向感应电流(从上面看)，磁场受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁铁在左右摆动一次过程中，电流方向改变3次，感应电流对它的作用力始终是阻力，只有C项正确．答案：

C现在是28页\一共有42页\编辑于星期三涡流在生活中的应用 在现代家庭的厨房中，电磁炉如图甲是人们非常青睐的炊具，它具有热效率高、温控准确、安全性好、清洁卫生等特点．利用以下材料并结合已学习的电磁学知识分析、讨论电磁炉的工作原理和使用过程中遇到的问题．现在是29页\一共有42页\编辑于星期三如图乙所示是描述电磁炉工作原理的示意图．炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会使放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流．由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便能起到加热食物的作用．因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用．适合放在电磁炉上烹饪的器具有：不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有：陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等．现在是30页\一共有42页\编辑于星期三甲乙现在是31页\一共有42页\编辑于星期三结合以上材料分析以下问题：(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可)：①______________________________________________；②______________________________________________；③_________________________________________________.现在是32页\一共有42页\编辑于星期三(2)电磁炉的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是__________________；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是________．(3)如果在锅和电磁炉中间放一纸板，电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？现在是33页\一共有42页\编辑于星期三解析：

(1)①电流的磁效应(或电生磁)；②电磁感应现象(或磁生电)；③电流的热效应(或焦耳定律)(2)陶瓷和玻璃是绝缘体，不能产生感应电流电阻率小，电热少，效率低(3)能起到加热作用，因为线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用.

现在是34页\一共有42页\编辑于星期三练习：1、下列应用与涡流有关的是(

)A．家用电磁炉B．家用微波炉C．真空冶炼炉 D．探雷器解析：

家用电磁炉和真空冶炼炉利用涡流的热效应工作，探雷器利用涡流的磁效应工作，而微波炉利用高频电滋波工作．答案：

ACD现在是35页\一共有42页\编辑于星期三2．磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是(

)A．为防止涡流而设计的 B．为利用涡流而设计的C．起电磁阻尼的作用 D．起电磁驱动的作用解析：

线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流，涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后较快停下来．所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用．B、C正确．答案：

BC现在是36页\一共有42页\编辑于星期三3．如图所示，金属球(铜球)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(不计空气阻力)(

)A．做等幅振动 B．做阻尼振动C．振幅不断增大 D．无法判定解析：

小球在通电线圈的磁场中运动，小球中产生涡流，故小球要受到安培力作用阻碍它的相对运动，做阻尼振动．答案：

B现在是37页\一共有42页\编辑于星期三4.如右图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，当磁铁按图示方向绕OO′轴转动，线圈的运动情况是(

)A．俯视，线圈顺时针转动，