《渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)+》導(dǎo)學(xué)案

1、渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解渦流是怎樣產(chǎn)生的。2.了解渦流現(xiàn)象的利用和危害。3.通過對(duì)渦流實(shí)例的分析,了解渦流現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。4.了解電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)。知識(shí)梳理1.渦流(1)定義:當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí),線圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,由于電流在導(dǎo)體內(nèi)自成閉合電路,很像水中的漩渦,因此叫作渦流。 (2)特點(diǎn):若金屬的電阻率小,渦流往往很強(qiáng),產(chǎn)生的熱量很多。 (3)應(yīng)用:渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用:如真空冶煉爐。 渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用:如探雷器、安檢門。 (4)防止:電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備中應(yīng)防止鐵芯中渦流過大而導(dǎo)致浪費(fèi)能量,損壞電器。途

2、徑一:增大鐵芯材料的電阻率。 途徑二:用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊硅鐵芯。 2.電磁阻尼當(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(填“促進(jìn)”或“阻礙”)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng),這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。 3.電磁驅(qū)動(dòng)當(dāng)磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí),在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力,安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(填“保持靜止”或“運(yùn)動(dòng)起來”),這種作用常常稱為電磁驅(qū)動(dòng)。 新知探究主題1:渦流的產(chǎn)生(1)渦流的產(chǎn)生機(jī)理是什么?(2)為什么變壓器、電動(dòng)機(jī)的鐵芯都不是整塊金屬,而是由許多薄片疊合而成的?(3)渦流是否遵循法拉第電磁感應(yīng)定律

3、?主題2:電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng)(重點(diǎn)探究)(1)閱讀教材中的“思考與討論”,回答下列問題。如圖甲所示,一個(gè)單匝線圈落入磁場(chǎng)中,分析它在圖示位置時(shí)感應(yīng)電流的方向和所受安培力方向。安培力對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)有什么影響?磁電式儀表的線圈常常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上,如圖乙所示。假定儀表工作時(shí)指針向右轉(zhuǎn)動(dòng),鋁框中的感應(yīng)電流沿什么方向?由于鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其中有感應(yīng)電流,鋁框要受到安培力,安培力沿什么方向?安培力對(duì)鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生什么影響?使用鋁框做線圈骨架有什么好處?(2)閱讀教材中“演示”的相關(guān)內(nèi)容,回答下面問題。如圖所示,一個(gè)閉合線圈放在蹄形磁鐵的兩磁極之間,蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞OO'軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)

4、轉(zhuǎn)動(dòng)蹄形磁鐵時(shí),觀察線圈的運(yùn)動(dòng)。怎樣解釋線圈的運(yùn)動(dòng)?主題3:電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的區(qū)別(1)電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng)中感應(yīng)電流的成因有何區(qū)別?(2)電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)中安培力的效果有何不同?(3)電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)中能量轉(zhuǎn)化情況有何不同?自我測(cè)評(píng)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)體的磁通量發(fā)生變化而產(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2.渦流會(huì)使金屬發(fā)熱,人們利用這個(gè)原理制成了電磁灶。關(guān)于電磁灶,下列說法正確的是()。A.電磁灶都是用高頻交流電工作的B.高頻電磁灶有加熱線圈,

5、可以通過熱傳導(dǎo)將熱能傳導(dǎo)給鍋體及鍋內(nèi)食物C.電磁灶和微波爐是一個(gè)道理,工作原理是一樣的D.無論哪種電磁灶,都是利用渦流原理工作的3.如圖所示,四根等長的鋁管和鐵塊(其中C中鋁管不閉合,其他兩根鋁管及鐵管均閉合)豎直放置在同一豎直平面內(nèi),分別將磁鐵和鐵塊沿管的中心軸線從管的上端由靜止釋放,忽略空氣阻力,則下列關(guān)于磁鐵和鐵塊穿過管的運(yùn)動(dòng)時(shí)間的說法正確的是()。A.tA>tB=tC=tDB.tC=tA=tB=tDC.tC>tA=tB=tDD.tC=tA>tB=tD4.有一個(gè)銅盤,輕輕撥動(dòng)它,它就能長時(shí)間地繞軸自由轉(zhuǎn)動(dòng),如果在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤邊緣,但并不與銅盤接觸(如圖

6、所示),銅盤就能在較短的時(shí)間內(nèi)停止。分析這個(gè)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。拓展一、渦流的應(yīng)用1.高頻焊接原理示意圖如圖所示,給線圈通以高頻交流電,在金屬工件的焊縫中就產(chǎn)生大量焦耳熱,將焊縫熔化焊接,要使焊接處產(chǎn)生的熱量較大可采用()。A.增大交變電流的電壓B.增大交變電流的頻率C.增大焊接縫的接觸電阻D.減小焊接縫的接觸電阻拓展二、電磁阻尼的分析及應(yīng)用2.磁電式儀表的線圈通常是用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上的,鋁框()。A.是為防止渦流而設(shè)計(jì)的B.是為利用渦流而設(shè)計(jì)的C.起電磁阻尼的作用D.起電磁驅(qū)動(dòng)的作用參考答案課時(shí)4.6渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)知識(shí)體系梳理感應(yīng)電流很強(qiáng)很多真空冶煉爐探雷器安檢門電阻率硅鋼

7、片阻礙運(yùn)動(dòng)起來重點(diǎn)難點(diǎn)探究主題1:(1)處在磁場(chǎng)中的導(dǎo)體,只要磁場(chǎng)變化就會(huì)引起導(dǎo)體中的磁通量變化,導(dǎo)體中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這一電動(dòng)勢(shì)在導(dǎo)體內(nèi)部構(gòu)成回路,導(dǎo)體內(nèi)就有感應(yīng)電流。因?yàn)檫@種電流像水中的漩渦,所以稱為渦流。在大塊的金屬內(nèi)部,由于金屬塊的電阻很小,所以渦電流很大,能夠產(chǎn)生很大的熱量。嚴(yán)格地說,在變化的磁場(chǎng)中的一切導(dǎo)體內(nèi)都會(huì)產(chǎn)生渦流,只是渦電流的大小有區(qū)別,而一些微弱的渦電流會(huì)被我們忽視。(2)疊壓制成鐵芯,這樣渦流被限制在狹窄的薄片之內(nèi),回路的電阻很大,渦流大大減弱,渦流損失大大降低。(3)渦流是在整塊導(dǎo)體中發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,同樣遵循法拉第電磁感應(yīng)定律。主題2:(1)單匝線圈落入磁場(chǎng)中圖示

8、位置時(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,由左手定則可判定安培力方向向上,安培力阻礙線圈的下落。儀表工作時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn),鋁框中的感應(yīng)電流方向(從上往下看)沿鋁框逆時(shí)針方向,鋁框左邊受向下的安培力,而右邊受向上的安培力,安培力阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。使用鋁框做線圈骨架的目的是利用感應(yīng)電流來起電磁阻尼作用,使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來。磁電式儀表的指針能夠很快停下,就是利用了電磁阻尼。(2)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,線圈處于圖中所示的初始狀態(tài)時(shí),穿過線圈的磁通量為零,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

9、圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速,即同向異步。主題3:(1)電磁阻尼是由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流;電磁驅(qū)動(dòng)則是由于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流。(2)電磁阻尼中安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反,阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng);電磁驅(qū)動(dòng)中導(dǎo)體所受安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相同,推動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)。(3)電磁阻尼中克服安培力做功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;電磁驅(qū)動(dòng)中由于電磁感應(yīng),磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能,通過安培力做功,電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能而對(duì)外做功?；A(chǔ)智能檢測(cè)1.A2.D3.A4.如果銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)加上磁場(chǎng),則在銅盤中產(chǎn)生渦流,磁場(chǎng)對(duì)這個(gè)渦流的作用力阻礙銅盤的轉(zhuǎn)動(dòng),故在較短的時(shí)間內(nèi)銅盤將停止轉(zhuǎn)動(dòng)全新視角拓展1.ABC【解析】交變電流頻率越高、電壓越大,產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化越快,在工作中引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大,感應(yīng)電流就越大,產(chǎn)生的熱量就越多,A、