2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理選擇性必修2 第2章電磁感應(yīng)第3節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(3)課件

1、渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動 1定義 由于 ,在導(dǎo)體中產(chǎn)生的像水中旋渦樣的 電流. 2特點 若金屬的電阻率小,渦流往往 ,產(chǎn)生的熱量 . 3應(yīng)用 (1)渦流熱效應(yīng)：如 . (2)渦流磁效應(yīng)：如 、 .電磁感應(yīng)感應(yīng)很強(qiáng)很多真空冶煉爐探雷器安檢門 4防止 電動機(jī)、變壓器等設(shè)備中應(yīng)防止鐵芯中渦流過大而導(dǎo)致浪費能量,損壞電器 (1)途徑一：增大鐵芯材料的 . (2)途徑二：用相互絕緣的 疊成的鐵芯代替整個硅鋼鐵芯.電阻率硅鋼片1渦流的產(chǎn)生 渦流實際上是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)導(dǎo)體處在變化的磁場中,或者導(dǎo)體在非勻強(qiáng)磁場中運動時,導(dǎo)體內(nèi)部可以等效成許許多多的閉合電路,當(dāng)穿過這些閉合電路的磁通量變化時,在導(dǎo)體

2、內(nèi)部的這些閉合電路中將產(chǎn)生感應(yīng)電流.即導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生了渦流. 2渦流的特點 當(dāng)電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路(產(chǎn)生渦流)時,由于整塊金屬的電阻很小,渦流往往很強(qiáng),根據(jù)公式PI2R知,熱功率的大小與電流的平方成正比,故金屬塊的發(fā)熱功率很大. 3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.如果金屬塊放在了變化的磁場中,則磁場能轉(zhuǎn)化為電能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；如果是金屬塊進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運動,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.1下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是 () A把金屬塊放在勻強(qiáng)磁場中 B讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場中做勻速運動 C讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場中做

3、變速運動 D把金屬塊放在變化的磁場中 解析：渦流就是整個金屬塊中產(chǎn)生的感應(yīng)電流,所以產(chǎn)生渦流的條件就是在金屬塊中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,即穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化.而A、B、C中磁通量不變化,所以A、B、C錯誤,把金屬塊放在變化的磁場中時,穿過金屬塊的磁通量發(fā)生了變化,有渦流產(chǎn)生,所以D正確.答案：D 1電磁阻尼 (1)概念：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時,感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到 , 總是阻礙導(dǎo)體運動的現(xiàn)象. (2)應(yīng)用：磁電式儀表中利用電磁阻尼使指針迅速停止到某位置,便于讀數(shù). 2電磁驅(qū)動 (1)概念：磁場相對導(dǎo)體轉(zhuǎn)動時,導(dǎo)體中產(chǎn)生 ,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用,安培力使導(dǎo)體運動起來的現(xiàn)象. (2)應(yīng)

4、用：交流感應(yīng)電動機(jī).安培力安培力的方向感應(yīng)電流電磁阻尼與電磁驅(qū)動的比較電 磁 阻 尼電 磁 驅(qū) 動不同點成因由于導(dǎo)體在磁場中運動而產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使導(dǎo)體受到安培力由于磁場運動引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使導(dǎo)體受到安培力效果安培力的方向與導(dǎo)體運動方向相反,阻礙導(dǎo)體運動導(dǎo)體受安培力的方向與導(dǎo)體運動方向相同,推動導(dǎo)體運動電 磁 阻 尼電 磁 驅(qū) 動不同點能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)體克服安培力做功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能由于電磁感應(yīng),磁場能轉(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,而對外做功相同點兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,都遵循楞次定律,都是安培力阻礙引起感應(yīng)電流的導(dǎo)體與磁場間的相對運

5、動. 特別提醒 電磁阻尼與電磁驅(qū)動現(xiàn)象中安培力的作用效果均為阻礙相對運動,應(yīng)注意電磁驅(qū)動中,導(dǎo)體的運動速度要小于磁場的運動速度.2.彈簧上端固定,下端掛一只條形磁鐵, 使磁鐵上下振動,磁鐵的振動幅度不 變.若在振動過程中把線圈靠近磁鐵, 如圖471所示,觀察磁鐵的振幅將 會發(fā)現(xiàn) () AS閉合時振幅逐漸減小,S斷開時振幅不變 BS閉合時振幅逐漸增大,S斷開時振幅不變 CS閉合或斷開,振幅變化相同 DS閉合或斷開,振幅都不發(fā)生變化圖471解析：S斷開時,磁鐵振動時穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,但線圈中無感應(yīng)電流,故振幅不變；S閉合時,有感應(yīng)電流,有電能產(chǎn)生,磁鐵的機(jī)械能越來越少,振幅逐漸減小,故A正

6、確.答案：A 例1光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線,如圖472所示,拋物線的方程為yx2,其下半部處在一個水平方向的勻強(qiáng)磁場中,磁場的上邊界是ya的直線(如圖中的虛線所示).一個小金屬塊從拋物線上yb(ba)處以速度v沿拋物線下滑,假設(shè)曲面足夠長,則金屬塊在曲面上滑動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是 ()圖472 思路點撥求解此題應(yīng)把握以下兩點： (1)金屬塊進(jìn)出磁場時,產(chǎn)生焦耳熱,損失機(jī)械能. (2)金屬塊整體在磁場中運動時,金屬塊機(jī)械能不再損失,在磁場中往復(fù)運動. 答案D 借題發(fā)揮 部分同學(xué)在處理此題時誤認(rèn)為金屬最終停在O點,原因是沒有認(rèn)識到金屬氣塊只在進(jìn)出磁場時產(chǎn)生焦耳熱,當(dāng)金屬塊整體在磁場中

7、運動時,不產(chǎn)生渦流,所以不損失機(jī)械能.1.如圖473所示,閉合金屬環(huán)從曲 面上h高處滾下,又沿曲面的另一側(cè) 上升,設(shè)環(huán)的初速度為零,摩擦不計, 曲面處在圖示磁場中,則() A若是勻強(qiáng)磁場,環(huán)滾上的高度小于h B若是勻強(qiáng)磁場,環(huán)滾上的高度等于h C若是非勻強(qiáng)磁場,環(huán)滾上的高度等于h D若是非勻強(qiáng)磁場,環(huán)滾上的高度小于h圖473解析：若是勻強(qiáng)磁場,金屬環(huán)中無渦流產(chǎn)生,無機(jī)械能損失,若是非勻強(qiáng)磁場,金屬環(huán)中有渦流產(chǎn)生,機(jī)械能損失轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.答案：BD 例2位于光滑水平面的小車上放置一螺線管,一個比螺線管長的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過,如圖474所示,在此過程中() A磁鐵做勻速直線運動 B磁鐵

8、做減速運動 C小車向右做加速運動 D小車先加速后減速 圖474 思路點撥首先根據(jù)楞次定律判斷作用力的方向,再由牛頓第二定律判斷運動情況. 解析磁鐵水平穿入螺線管時,管中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律知螺線管左端相當(dāng)于S極,與磁鐵S極相斥,阻礙磁鐵的運動.同理,磁鐵穿出時,由楞次定律知螺線管右端為S極,與磁鐵的N極相吸,阻礙磁鐵的運動,故整個過程中,磁鐵做減速運動,選項B是正確的. 而對于小車上螺線管來說,在此過程中,螺線管會產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使螺線管受到的安培力都是水平向右,這個安培力使小車向右運動起來,且一直做加速運動,C對. 答案BC 借題發(fā)揮 無論是導(dǎo)體運動,還是磁場運動,電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流所受安培力總是阻礙導(dǎo)體和磁場間的相對運動.2如圖475所示,條形磁鐵從高h(yuǎn) 處自由下落,中途穿過一個固定的 空心線圈,開關(guān)S斷開時,至落地用 時t1,落地時速度為v1；S閉合時,至 落地用時t2,落地時速度為v2,則它