物理选修32人教全程导学笔记课件第四章电磁感应7

7涡流、电磁阻尼和电磁驱动第四章

电磁感应知识内容涡流、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.内容索引知识探究新知探究点点落实题型探究重点难点各个击破达标检测检测评价达标过关知识探究答案有.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.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[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

，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.3.应用：

、

、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

叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯.感应电流水中的旋涡快大大小真空冶炼炉探雷器相互绝缘的硅钢片二、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，这属于什么现象？图2答案电磁阻尼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？答案变化(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有什么关系？答案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

运动时，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.2.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

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

做功，部分电能转化为导体的机械能而对外做功.磁场中阻碍安培力安培力[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.(

)(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.(

)×√√×2.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图4所示，抛物线的方程为y＝x2，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y＝a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y＝b(b>a)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4题型探究一、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，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.A.增大高频变化电流的电压

B.增大高频变化电流的频率C.增大焊接缝的接触电阻

D.减小焊接缝的接触电阻例1

(多选)高频焊接原理示意图如图5所示，线圈通以高频变化的电流，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√答案解析图5√解析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，A错误，B正确；增大电阻，在相同电流下，焊缝处热功率大，温度上升的越高，故C正确，D错误.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.例2

(多选)如图6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√答案解析图6√二、电磁阻尼电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用.解析甲、乙向磁铁靠近时要产生涡流，受电磁阻尼作用，做减速运动，丙则不会产生涡流，只能匀速运动.例3

(2016·铜乡一中月考)在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图7所示.现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们分别从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去.各滑块在向磁铁运动的过程中答案解析图7A.都做匀速运动

B.甲、乙做加速运动C.甲、乙做减速运动

D.乙、丙做匀速运动√例4如图8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.静止不动三、电磁驱动图8√答案解析解析因磁铁的转动，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使铜盘发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生感应电流的条件必须是磁通量发生变化，故要求铜盘转动方向与磁铁相同而转速较小，不能与磁铁同速转动，所以正确选项是B.达标检测A.当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉

加热效果越好B.电磁炉通电线圈加变化的电流后，在锅底产生涡流，进而发热工作C.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导

热性能较差D.在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用1.(涡流的应用)(2017·绍兴高二检测)电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁“火力”强劲，安全可靠，如图9所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是√答案解析图9123解析电磁炉采用的是涡流感应加热原理，其内部通过电子线路板组成部分产生交变磁场，当把金属锅具底部放置在炉面时，在锅具底部金属部分产生涡流，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的，A错误，B正确；电磁炉工作时需要在锅底产生感应电流，陶瓷锅或耐热玻璃锅不属于金属导体，不能产生感应电流，C错误；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，故D错误.1232.(对电磁阻尼的考查)(多选)如图10所示，磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是答案解析图10A.防止涡流而设计的

B.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转动，铝框随之转动，在铝框内产生涡流.涡流将阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用，故B、C正确.1233.(对电磁驱动的考查)如图11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′轴转动时，线圈的运