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1、第七第七节节涡涡流、流、电电磁阻尼和磁阻尼和电电磁磁驱动驱动学学习习目目标标：1.了解了解涡涡流流产产生的原理，生的原理，涡涡流的防止和流的防止和应应用用2了解了解电电磁阻尼和磁阻尼和电电磁磁驱动驱动及其及其应应用用3提高学提高学习兴习兴趣，培养用理趣，培养用理论论知知识识解决解决实际问题实际问题的能力的能力重点重点难难点：点：1.涡涡流流产产生机理生机理2用理用理论论知知识识解决解决实际问题实际问题的能力的能力目标导航目标导航目标导航目标导航新新知知初初探探自自主主学学习习一、一、涡涡流流自主探究自主探究1.涡涡流的流的产产生生图图471如如图图471所所示示，线线圈圈中中变变化化的的电电流
2、流将将产产生生_的磁的磁场场，金属，金属导导体中的磁通量体中的磁通量_而而产产生感生感应电应电流流2.涡涡流流产产生的生的热热量与哪些因素有关量与哪些因素有关金属的金属的电电阻率越小，阻率越小，导导体的体的电电阻越小，感阻越小，感应应电电流越流越_，由焦耳定律，由焦耳定律QI2Rt知，知，产产生生的的热热量越量越_变变化化发发生生变变化化大大多多 成功发现成功发现1.涡流：由于电磁感应，在导体中产生的像水涡流：由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流中旋涡样的感应电流.2.本质：本质：_现象现象.3.特点：若金属的电阻很小，涡流往往很大，特点：若金属的电阻很小，涡流往往很大，产生的热
3、量产生的热量_4.应用与防止应用与防止（1）应用：）应用：涡流热效应的应用：如涡流热效应的应用：如_.涡流磁效应的应用：如涡流磁效应的应用：如_、_.电磁感应电磁感应很多很多冶炼炉冶炼炉探雷器探雷器安检门安检门（2）防止：电动机、变压器等设备中应防止铁）防止：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，损坏电器芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器.防止防止措施：措施：增大铁芯材料的电阻率；增大铁芯材料的电阻率；用相互绝用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯.二、二、电电磁阻尼磁阻尼自主探究自主探究电电表表线线圈骨架的作用圈骨架的作用如如图
4、图472所示，所示，线线圈所受安培力方向向圈所受安培力方向向_，起阻碍，起阻碍线线圈运圈运动动的作用的作用如如图图473所示，指所示，指针针向右向右转动转动，铝铝框中的框中的感感应电应电流沿逆流沿逆时针时针(从上向下看从上向下看)，铝铝框右框右边边所所受安培力方向向上，左受安培力方向向上，左边边所受安培力方向向所受安培力方向向下，下，对铝对铝框框转动转动起阻碍作用，使起阻碍作用，使铝铝框框较较快停快停下来下来上上图图472图图473 成功发现成功发现1.电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到的安培力总是流使导体受到的安培力总是_导体运动导体运动
5、的现象的现象.2.应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来，便于读数速停下来，便于读数.阻碍阻碍三、三、电电磁磁驱动驱动自主探究自主探究实实验验现现象象：如如图图474所所示示，转转动动磁磁铁铁，铝铝框跟着磁框跟着磁铁转动铁转动起来起来分析分析论证论证：磁：磁铁转动时铁转动时，铝铝框中框中产产生感生感应电应电流，流，铝铝框受安培力作用而框受安培力作用而转动转动 图图474 成功成功发现发现1电电磁磁驱动驱动：磁：磁场场相相对对于于导导体运体运动时动时，导导体体中会中会产产生生_，使，使导导体在安培力作用体在安培力作用下下_的的现现象象2应应用：交流感
6、用：交流感应电动应电动机机感感应电应电流流运运动动起来起来要要点点探探究究讲讲练练互互动动要点要点1对涡流的理解对涡流的理解本本质质电电磁感磁感应现应现象象条件条件穿穿过过金属金属块块的磁通量的磁通量发发生生变变化，并且金属化，并且金属块块本身可自行构成本身可自行构成闭闭合回路合回路特点特点整个整个导导体回路的体回路的电电阻一般很小，感阻一般很小，感应电应电流流很大很大能量能量转转化化伴随着伴随着涡涡流流现现象，其他形式的能象，其他形式的能转转化成化成电电能，最能，最终终在金属在金属块块中中转转化化为为内能内能高频焊接原理示意图，如图高频焊接原理示意图，如图475所所示，线圈通过高频交流电，金
7、属工件的焊缝中示，线圈通过高频交流电，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接处产生的热量较大可采用()图图475例例1A增大交变电流的电压增大交变电流的电压B增大交变电流的频率增大交变电流的频率C增大焊接缝的接触电阻增大焊接缝的接触电阻D减小焊接缝的接触电阻减小焊接缝的接触电阻【精精讲讲精析精析】逐逐项项分析如下分析如下选项选项诊诊断断结结论论C在交在交变电压变电压和和频频率相同的条件下，率相同的条件下，产产生的感生的感应电动势应电动势相同增大相同增大焊焊接接缝处缝处的接触的接触电电阻，接触阻，接触电电阻阻处处
8、的的电压电压、功、功率分配就越大，率分配就越大，产产生的生的热热量就会越大量就会越大.D减小减小焊焊接接缝处缝处的接触的接触电电阻，由阻，由C选项选项分析知分析知热热量不会增大量不会增大.【答案答案】ABC【规规律律总结总结】涡涡流是整流是整块导块导体体发发生的生的电电磁磁感感应现应现象，同象，同样样遵守遵守发发生生电电磁感磁感应现应现象的象的规规律律变式训练变式训练1.(2012唐山一中高二检测唐山一中高二检测)下列应用中哪些与下列应用中哪些与涡流有关涡流有关()A高频感应冶炼炉高频感应冶炼炉B汽车的电磁式速度表汽车的电磁式速度表C家用电度表家用电度表(转盘式转盘式)D闭合线圈在匀强磁场中转
9、动，切割磁感线闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流产生的电流解析：选解析：选ABC.真空冶炼炉的炉外围通入反复真空冶炼炉的炉外围通入反复变化的电流，则炉内的金属中会产生涡流；变化的电流，则炉内的金属中会产生涡流；汽车速度表是磁电式电流表，指针摆动时，汽车速度表是磁电式电流表，指针摆动时，铝框骨架中产生涡流，家用电度表铝框骨架中产生涡流，家用电度表(转盘式转盘式)的的转盘中有涡流产生；闭合线圈在磁场中转动转盘中有涡流产生；闭合线圈在磁场中转动产生感应电流，不同于涡流，产生感应电流，不同于涡流，D错误错误要点要点2电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼与电磁驱动的比较电电磁阻尼磁阻尼电电磁磁驱
10、动驱动不不同同点点成成因因由于由于导导体在磁体在磁场场中中运运动动而而产产生感生感应电应电流，从而使流，从而使导导体受体受到安培力到安培力由于磁由于磁场场运运动动引起磁引起磁通量的通量的变变化而化而产产生感生感应电应电流，从而使流，从而使导导体体受到安培力受到安培力效效果果安培力的方向与安培力的方向与导导体运体运动动方向相反，方向相反，阻碍物体运阻碍物体运动动导导体受安培力的方向体受安培力的方向与与导导体运体运动动方向相同，方向相同，推推动导动导体运体运动动电电磁阻尼磁阻尼电电磁磁驱动驱动不不同同点点能量能量转转化化导导体克服安培力体克服安培力做功，其他形式做功，其他形式能能转转化化为电为电能
11、，能，最最终转终转化化为为内能内能由于由于电电磁感磁感应应，磁，磁场场能能转转化化为电为电能，能，通通过过安培力做功，安培力做功，电电能能转转化化为导为导体的体的机械能，而机械能，而对对外做外做功功相同点相同点两者都是两者都是电电磁感磁感应现应现象，都遵循楞次象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感定律，都是安培力阻碍引起感应电应电流流的的导导体与磁体与磁场间场间的相的相对对运运动动.特特别别提醒：提醒：电电磁阻尼、磁阻尼、电电磁磁驱动现驱动现象中安培力象中安培力的效果阻碍相的效果阻碍相对对运运动动，应应注意注意电电磁磁驱动驱动中阻碍中阻碍的的结结果，果，导导体的运体的运动动速度仍要小于磁速度
12、仍要小于磁场场的运的运动动速度速度(2012中山一中高二检测中山一中高二检测)位于光滑水平位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图476所示，在此过程中所示，在此过程中()A磁铁做匀速直线运动磁铁做匀速直线运动B磁铁做减速运动磁铁做减速运动C小车向右做加速运动小车向右做加速运动D小车先加速后减速小车先加速后减速图图476例例2【思路点思路点拨拨】本本题为电题为电磁磁驱动驱动，可由楞次定，可由楞次定律判断作用力的方向，再由牛律判断作用力的方向，再由牛顿顿第二定律判断第二
13、定律判断运运动动情况情况【精精讲讲精析精析】磁磁铁铁水平穿入螺水平穿入螺线线管管时时，管中，管中将将产产生感生感应电应电流，由楞次定律的流，由楞次定律的扩扩展含展含义义知知产产生的相互作用力阻碍磁生的相互作用力阻碍磁铁铁的运的运动动同理，磁同理，磁铁铁穿出穿出时时，由楞次定律的，由楞次定律的扩扩展含展含义义知知产产生的相互生的相互作用力阻碍磁作用力阻碍磁铁铁的运的运动动，故整个，故整个过过程中，磁程中，磁铁铁做减速运做减速运动动，选项选项B是正确的是正确的而而对对于小于小车车上的螺上的螺线线管来管来说说，在此，在此过过程中，螺程中，螺线线管受到的安培力都是水平向右，管受到的安培力都是水平向右，
14、这这个安培力个安培力使小使小车车向右运向右运动动，且一直做加速运，且一直做加速运动动，C对对【答案答案】BC【规规律律总结总结】无无论论是是导导体运体运动动，还还是磁是磁场场运运动动，电电磁感磁感应现应现象中感象中感应电应电流所受安培力流所受安培力总总是是阻碍阻碍导导体和磁体和磁场间发场间发生相生相对对运运动动变式训练变式训练2.图图477弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变若在振动过上下振动，磁铁的振动幅度不变若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图程中把线圈靠近磁铁，如图477所示，观所示，观察磁铁的振幅将会发现察磁铁的振幅
15、将会发现()AS闭合时振幅逐渐减小，闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变断开时振幅不变BS闭合时振幅逐渐增大，闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变断开时振幅不变CS闭合或断开，振幅变化相同闭合或断开，振幅变化相同DS闭合或断开，振幅都不发生变化闭合或断开，振幅都不发生变化解析：选解析：选A.S断开时，磁铁振动时穿过线圈的磁通断开时，磁铁振动时穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，故振幅不变；量发生变化，但线圈中无感应电流，故振幅不变；S闭合时，有感应电流，有电能产生，磁铁的机械闭合时，有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，故能越来越少，振幅逐渐减小，故A正确正确.
16、热热点点示示例例创创新新拓拓展展涡涡流流现现象中的能量守恒象中的能量守恒不不论论是是什什么么原原因因引引起起的的涡涡流流，其其他他能能量量最最终终都都转转化化为为内内能能，以以焦焦耳耳热热的的形形式式释释放放出出来来，在在此此过过程程中遵守能量守恒定律中遵守能量守恒定律经经典案例典案例图图478光滑曲面与光滑曲面与竖竖直平面的交直平面的交线线是抛物是抛物线线，如，如图图478所示，抛物所示，抛物线线的方程是的方程是yx2，下半部，下半部处处在一个水平方向的匀在一个水平方向的匀【答案答案】D【规规律律总结总结】小金属小金属块块在在进进出磁出磁场场的的过过程程中，磁通量中，磁通量发发生生变变化，会化，会产产生生涡涡流，机械能流，机械能转转化化为为内能但在匀内能但在匀
人教版物理选修32全册精品课件第四章第七节
