高中物理人教新課標(biāo)選修3-2課件：第4章 電磁感應(yīng)7

7.渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)自學(xué)線索學(xué)基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)一、渦流很強(qiáng)很多真空冶煉爐探雷器安檢門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(guò)大而導(dǎo)致浪費(fèi)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________疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯．電阻率硅鋼片二、電磁阻尼阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)

1．概念：磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到________的作用，____________起來(lái)．2．應(yīng)用：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)．三、電磁驅(qū)動(dòng)安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)講要點(diǎn)例析渦流現(xiàn)象分析本質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象條件穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生變化，并且金屬塊本身可自行構(gòu)成閉合回路特點(diǎn)整個(gè)導(dǎo)體回路的電阻一般很小，感應(yīng)電流很大產(chǎn)生(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) 如圖是高頻焊接原理示意圖，線圈中通以高頻交流電時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于焊縫處的接觸電阻很大，放出的焦耳熱很多，致使溫度升得很高，將金屬熔化，焊接在一起．我國(guó)生產(chǎn)的自行車車架就是用這種辦法焊接的．試定性地說(shuō)明：為什么交變電流的頻率越高，焊縫處放出的熱量越多？解析：交變電流的頻率越高，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化就越快．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在待焊接工件中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大，感應(yīng)電流就越大，而放出的熱量與電流的平方成正比，所以交變電流的頻率越高，焊縫處放出的熱量越多．解析：產(chǎn)生渦流的條件是穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生變化，對(duì)A、B、C給出的三種情況，穿過(guò)金屬塊的磁通量不發(fā)生變化．所以不產(chǎn)生渦流；把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中時(shí)，穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生了變化，有渦流產(chǎn)生，故D正確．答案：D電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的比較項(xiàng)目比較內(nèi)容電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)不同點(diǎn)成因由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流由于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流效果安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)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)能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)體克服安培力做功，其他形式能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能相同點(diǎn)兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體受到的安培力都是阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 彈簧上端固定，下端懸掛一根磁鐵．將磁鐵托到某一高度后放開(kāi)，磁鐵能振動(dòng)較長(zhǎng)一段時(shí)間才停下來(lái)．如果在磁鐵下端放一個(gè)固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動(dòng)時(shí)穿過(guò)它(如圖所示)，磁鐵就會(huì)很快停下來(lái)．解釋這個(gè)現(xiàn)象，并說(shuō)明此現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化情況．解析：

當(dāng)磁鐵穿過(guò)固定的閉合線圈時(shí)，在閉合線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)會(huì)阻礙磁鐵和線圈靠近或離開(kāi)，也就是磁鐵振動(dòng)時(shí)除了受空氣阻力外，還有線圈受到的安培力阻礙，克服阻力需要做的功增多，振動(dòng)時(shí)機(jī)械能的損失增快，因而會(huì)很快停下來(lái)．機(jī)械能的轉(zhuǎn)化情況可表示如下：解析：答案：A〔做一做〕——教材P27取一只微安表，用手晃動(dòng)表殼，觀察表針相對(duì)表盤擺動(dòng)的情況．用導(dǎo)線把微安表的正、負(fù)兩個(gè)接線柱連在一起，再次晃動(dòng)表殼，表針相對(duì)表盤的擺動(dòng)情況與剛才有什么不同？怎樣解釋這種差別？【點(diǎn)撥】

用導(dǎo)線把微安表的兩個(gè)接線柱連在一起后，用手晃動(dòng)表殼，表針的擺動(dòng)幅度大大減小，因?yàn)橛脤?dǎo)線把微安表兩接線柱連在一起，就形成了閉合回路，產(chǎn)生感應(yīng)電流從而阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)．4．渦流在生活中的應(yīng)用 在現(xiàn)代家庭的廚房中，電磁爐如圖甲是人們非常青睞的炊具，它具有熱效率高、溫控準(zhǔn)確、安全性好、清潔衛(wèi)生等特點(diǎn)．利用以下材料并結(jié)合已學(xué)習(xí)的電磁學(xué)知識(shí)分析、討論電磁爐的工作原理和使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題．如圖乙所示是描述電磁爐工作原理的示意圖．爐子的內(nèi)部有一個(gè)金屬線圈，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的大小和方向是不斷變化的，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又會(huì)使放在電磁爐上面的鐵質(zhì)(或鋼質(zhì))鍋底內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流．由于鍋底有電阻，所以感應(yīng)電流又會(huì)在鍋底產(chǎn)生熱效應(yīng)，這些熱能便能起到加熱食物的作用．因?yàn)殡姶艩t是以電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流，利用電流的熱效應(yīng)產(chǎn)生熱量，所以不是所有的鍋或器具都適用．適合放在電磁爐上烹飪的器具有：不銹鋼鍋、不銹鋼壺、平底鐵鍋；不適用的有：陶瓷鍋、圓底鐵鍋、耐熱玻璃鍋、鋁鍋、銅鍋等．結(jié)合以上材料分析以下問(wèn)題：(1)在電磁爐加熱食物的過(guò)程中涉及的物理原理有(回答三個(gè)即可)：①__________________________________________；②__________________________________________；③__________________________________________.(2)電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋的原因是____；電磁爐所用的鍋不能用鋁鍋、銅鍋的原因是________．(3)如果在鍋和電磁爐中間放一紙板，電磁爐還能起到加熱作用嗎？為什么？解析：(1)①電流的磁效應(yīng)(或電生磁)；②電磁感應(yīng)現(xiàn)象(或磁生電)；③電流的熱效應(yīng)(或焦耳定律)(2)陶瓷和玻璃是絕緣體，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流電阻率小，電熱少，效率低(3)能起到加熱作用，因?yàn)榫€圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)能穿透紙板到達(dá)鍋底，在鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流，利用電流的熱效應(yīng)起到加熱作用．練隨堂演練1．下列關(guān)于渦流的說(shuō)法中正確的是

(

)A．渦流跟平時(shí)常見(jiàn)的感應(yīng)電流一樣，都是因?yàn)榇┻^(guò)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(méi)有磁效應(yīng)D．在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流解析：渦流的本質(zhì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，只不過(guò)是由金屬塊自身構(gòu)成回路．它既有熱效應(yīng)，也有磁效應(yīng)，所以A正確，B、C錯(cuò)誤；硅鋼中產(chǎn)生的渦流較小，D錯(cuò)誤．答案：A2．下列應(yīng)用與渦流有關(guān)的是(

)A．家用電磁爐

B．家用微波爐C．真空冶煉爐

D．探雷器解析：家用電磁爐和真空冶煉爐利用渦流的熱效應(yīng)工作，探雷器利用渦流的磁效應(yīng)工作，而微波爐利用高頻電滋波工作．答案：ACD3．一塊銅片置于如圖所示的磁場(chǎng)中，如果用力把這銅片從磁場(chǎng)拉出或把它進(jìn)一步推入，在這兩個(gè)過(guò)程中有關(guān)磁場(chǎng)對(duì)銅片的作用力，下列敘述正確的是(

)A．拉出時(shí)受到阻力

B．推入時(shí)受到阻力C．拉出時(shí)不受磁場(chǎng)力

D．推入時(shí)不受磁場(chǎng)力解析：銅片無(wú)論被拉出還是被推入，由于電磁感應(yīng)，銅片中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，所受安培力阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電磁阻尼效果，所以A、B正確．答案：AB解析：硅鋼材料的電阻率大，再采用薄硅鋼片疊壓在一起代替整塊硅鋼，增大了鐵芯中的電阻，阻斷了渦流回路，變壓器工作時(shí)產(chǎn)生的渦流發(fā)熱就少，減少了電能轉(zhuǎn)化為鐵