2.3 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 課件高二下學(xué)期物理人教版(2019)選擇性必修第二冊(cè)_第1頁
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第4章電磁感應(yīng)第7節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)知識(shí)內(nèi)容渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)教學(xué)要求1.知道渦流產(chǎn)生的原因,知道渦流的本質(zhì)是感應(yīng)電流2.知道渦流的利與弊,以及如何利用和防止渦流。3.了解電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象說明不要求解釋電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼現(xiàn)象前面我們講過,根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí),空間中就會(huì)形成感生電場(chǎng),導(dǎo)體中的自由電子就會(huì)在感生電場(chǎng)的作用下定向移動(dòng)從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種感應(yīng)電流是像旋渦一樣的閉合的曲線,我們把它叫渦電流,簡稱渦流。BE1.渦流如果環(huán)不斷增粗直到變成一圓盤又會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?變成方盤呢?如果導(dǎo)體用整塊鐵代替,如圖所示,電流變化時(shí),鐵塊中有感應(yīng)電流嗎?如果有,它的形狀如何?知識(shí)點(diǎn)一渦流1.定義:用整塊金屬材料作鐵芯繞制的線圈,當(dāng)線圈中通有

的電流時(shí),變化的電流會(huì)產(chǎn)生變化的

,變化的磁場(chǎng)穿過

,整個(gè)鐵芯會(huì)自成回路,產(chǎn)生

,這種電流看起來像水的旋渦,把這種電流叫做渦電流,簡稱渦流。2.應(yīng)用(1)渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用,如

(2)渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用,如

變化磁場(chǎng)鐵芯感應(yīng)電流真空冶煉爐,電磁爐探雷器,金屬探測(cè)器,安檢門應(yīng)用1、渦流的熱效應(yīng):真空冶煉爐冶煉金屬的高頻感應(yīng)電爐就是利用高頻交流電,通過線圈使裝入冶煉爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流,從而產(chǎn)生大量的熱使金屬熔化。抽真空2、渦流的熱效應(yīng):電磁爐電磁爐的臺(tái)面下布滿了金屬導(dǎo)線纏繞的線圈,當(dāng)通上交替變化極快的交流電時(shí),在臺(tái)板與鐵鍋底之間產(chǎn)生強(qiáng)大的交變的磁場(chǎng),磁感線穿過鍋體,使鍋底產(chǎn)生強(qiáng)渦流,當(dāng)渦流受材料電阻的阻礙時(shí),就放出大量的熱量,將飯菜煮熟。3、渦流的磁效應(yīng):探雷器這種探雷器可以用來探測(cè)金屬殼的地雷或有較大金屬零件的地雷。探測(cè)地雷的探雷器是利用渦流工作的,士兵手持一個(gè)長柄線圈在地面上掃過,線圈中有變化的電流。如果地下埋著金屬物品,金屬中感應(yīng)渦流,渦流的磁場(chǎng)反過來影響線圈中的電流,使儀器報(bào)警。4、渦流的磁效應(yīng):金屬探測(cè)器、安檢門等渦流的磁場(chǎng)反過來影響線圈中的電流,使儀器報(bào)警。危害與防止危害:線圈中流過變化的電流,在鐵芯中產(chǎn)生的渦流使鐵芯發(fā)熱,浪費(fèi)了能量,還可能損壞電器。防止(減少渦流的途徑):①增大鐵芯材料的電阻率,常用的材料是硅鋼。②用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。

[要

點(diǎn)

講]1.對(duì)渦流的理解:(1)本質(zhì):電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(2)條件:穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化,并且金屬塊本身構(gòu)成閉合回路。(3)特點(diǎn):整個(gè)導(dǎo)體回路的電阻一般很小,感應(yīng)電流很大。故金屬塊的發(fā)熱功率很大。2.產(chǎn)生渦流的兩種情況:(1)塊狀金屬放在變化的磁場(chǎng)中;(2)塊狀金屬進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。3.產(chǎn)生渦流時(shí)的能量轉(zhuǎn)化:伴隨著渦流現(xiàn)象,其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。例如,金屬塊放在了變化的磁場(chǎng)中,則磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;如果是金屬塊進(jìn)出非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),則由于克服安培力做功,金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。知識(shí)點(diǎn)二電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)1.電磁阻尼(1)定義:當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),

電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力,安培力的方向總是

導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)。(2)應(yīng)用:磁電式儀表中利用電磁阻尼使指針迅速停止,便于讀數(shù)。2.電磁驅(qū)動(dòng)(1)定義:磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到

的作用,使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來。(2)應(yīng)用:交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。

感應(yīng)阻礙安培力[要

點(diǎn)

講]要點(diǎn)1電磁阻尼的產(chǎn)生原理和應(yīng)用(1)產(chǎn)生:閉合回路的部分導(dǎo)體在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí),導(dǎo)體在磁場(chǎng)中就要受到安培力的作用,根據(jù)楞次定律,安培力總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng),于是產(chǎn)生電磁阻尼。任何在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體,只要給感應(yīng)電流提供回路,就會(huì)存在電磁阻尼作用。要點(diǎn)2對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)原理的分析當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過線圈的磁通量就發(fā)生變化,例如,線圈處于如圖所示的初始位置時(shí),穿過線圈的磁通量為0,蹄形磁鐵一轉(zhuǎn)動(dòng),穿過線圈的磁通量就增加了。根據(jù)楞次定律,此時(shí)線圈中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生,以阻礙磁通量的增加,因而線圈會(huì)跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速,即同向異步。課堂自測(cè)1.下列關(guān)于渦流的說法正確的是(

)A.渦流跟平時(shí)常見的感應(yīng)電流一樣,都是因?yàn)榇┻^導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的B.渦流不是感應(yīng)電流,而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流C.渦流有熱效應(yīng),但沒有磁效應(yīng)D.在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流解析渦流本質(zhì)上是感應(yīng)電流,是導(dǎo)體自身構(gòu)成回路,在穿過導(dǎo)體的磁通量變化時(shí)產(chǎn)生的,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;渦流不僅有熱效應(yīng),同其他電流一樣也有磁效應(yīng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;硅鋼電阻率大,產(chǎn)生的渦流較小,但仍能產(chǎn)生渦流,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案

A2.關(guān)于電磁驅(qū)動(dòng),下列說法正確的是(

)A.磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用,安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來,這種作用稱為電磁驅(qū)動(dòng)B.在電磁驅(qū)動(dòng)的過程中,通過安培力做功使電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能C.在電磁驅(qū)動(dòng)中,主動(dòng)部分與被動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)(或轉(zhuǎn)動(dòng))方向相反D.電磁驅(qū)動(dòng)是由于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)引起磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使導(dǎo)體受到安培力的作用而運(yùn)動(dòng)解析根據(jù)電磁驅(qū)動(dòng)的定義可知,選項(xiàng)A、B、D正確;在電磁驅(qū)動(dòng)中,主動(dòng)部分與被動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)(或轉(zhuǎn)動(dòng))方向相同,且被動(dòng)部分的速度(或角速度)較小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案

ABD3.關(guān)于電磁阻尼,下列說法正確的是(

)A.當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為電磁阻尼B.磁電式儀表正是利用電磁阻尼的原理使指針迅速停下來,從而便于讀數(shù)C.電磁阻尼是導(dǎo)體因感應(yīng)電流受到的安培力對(duì)導(dǎo)體做負(fù)功,阻礙

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