物理3-2電磁感應(yīng)與練習(xí)4-7課件

※了解渦流的產(chǎn)生原理，了解渦流的防止和應(yīng)用※了解電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼金屬鍋沒有通電也沒有接觸明火，鍋中的食物便可被加熱，請(qǐng)你探究一下它的工作原理．1．電磁感應(yīng)的現(xiàn)象有____________、__________、____________等．2．當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，由于電磁感應(yīng)，在線圈附近的導(dǎo)體都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，看起來像水中的漩渦，所以把它叫做________．3．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________導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼．答案：1.渦流；電磁阻尼；電磁驅(qū)動(dòng)2．渦流3.阻礙4.電磁驅(qū)動(dòng)5．電能；高頻感應(yīng)爐(1)定義：在變化的磁場(chǎng)中的導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，就像水中的漩渦，所以把它叫做渦電流，簡(jiǎn)稱渦流．(2)渦流的防止和利用．①金屬塊的電阻率小，渦流很強(qiáng)，產(chǎn)生的熱量很多，可以用來治煉合金鋼．特別提醒：（1）渦流是整塊導(dǎo)體發(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.（2）磁場(chǎng)變化越快，導(dǎo)體的橫截面積S越大，導(dǎo)體材料的電阻率越小，形成的渦流就越大.金屬探測(cè)器是一種專門用來探測(cè)金屬的儀器(如圖)，除了用于探測(cè)有金屬外殼或金屬部件的地雷之外，還可以用來探測(cè)隱蔽在墻壁內(nèi)的電線、埋在地下的水管和電纜，甚至能夠地下探寶，發(fā)現(xiàn)埋藏在地下的金屬物體．你能說明其工作原理嗎？答案：金屬探測(cè)器是利用渦流工作的．交變電流通過金屬探測(cè)器的線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)．如果探測(cè)器周圍有金屬，金屬內(nèi)便產(chǎn)生渦流，渦流本身又會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)反過來影響原有的磁場(chǎng)．這樣就會(huì)引發(fā)探測(cè)器發(fā)出鳴叫聲.(3)電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的比較電磁阻尼電磁驅(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，從而使導(dǎo)體受到安培力由于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力效果安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙物體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體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)外做功相同點(diǎn)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(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng).特別提醒：電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象中安培力的效果是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意電磁驅(qū)動(dòng)中導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度仍要小于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度.如圖所示光滑水平絕緣面上有兩個(gè)金屬環(huán)靜止在平面上，環(huán)1豎直，環(huán)2水平放置，均處于中間分割線上，在平面中間分割線正上方有一條形磁鐵，當(dāng)磁鐵沿中間分割線向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是()A．兩環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)B．兩環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)C．環(huán)1靜止，環(huán)2向右運(yùn)動(dòng)D．兩環(huán)都靜止答案：C下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：不使用整塊硅鋼而采用很薄的硅鋼片，這樣做的目的是增大鐵芯中的電阻，來減少電能轉(zhuǎn)化成鐵芯的內(nèi)能，提高效率，是防止渦流而采取的措施.彈簧上端固定，下端懸掛一根磁鐵．將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來．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)穿過它(如圖)，磁鐵就會(huì)很快地停下來，解釋這個(gè)現(xiàn)象，并說明此現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況．位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個(gè)比螺線管長(zhǎng)的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過，如圖所示，在此過程中 ()A．磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)C．小車向右做加速運(yùn)動(dòng)D．小車先加速后減速解析：本題為電磁驅(qū)動(dòng)，可由楞次定律判斷作用力的方向，再由牛頓第二定律判斷運(yùn)動(dòng)情況．磁鐵水平穿入螺線管時(shí)，管中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)．同理，磁鐵穿出時(shí)，由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)，故整個(gè)過程中，磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B是正確的．而對(duì)于小車上的螺線管來說，在此過程中，螺線管受到的安培力都是水平向右的，這個(gè)安培力使小車向右運(yùn)動(dòng)，且一直做加速運(yùn)動(dòng)，C對(duì)．答案：BC如圖所示，把蹄形磁鐵的兩極靠近一個(gè)金屬圓盤(不接觸)，當(dāng)磁鐵繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？說明理由．答案：當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于金屬圓盤向反方向做切割磁感線的轉(zhuǎn)動(dòng)，在金屬圓盤里形成渦流．根據(jù)楞次定律可知，金屬圓盤中的渦流受到的磁場(chǎng)力的作用是阻礙圓盤和蹄形磁鐵之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的，所以圓盤隨磁鐵一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但圓盤的轉(zhuǎn)速要小于磁鐵的轉(zhuǎn)速．兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同.我們用來煮食的爐子有各種各樣的款式，它們的工作原理各不相同．有的以天然氣、液化石油氣等為燃料的，例如天然氣爐．還有以直接的電熱方式加熱的，例如電飯鍋．下面介紹的是以電磁感應(yīng)原理生熱的電磁爐．如圖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)交變電流通過線圈時(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)引起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)，這些內(nèi)能便能起到加熱物體的作用從而煮食．電磁爐的特點(diǎn)是：電磁爐的效率比一般的爐子都高，熱效率高達(dá)90%，爐面無明火，無煙無廢氣，電磁爐火力強(qiáng)勁，安全可靠．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．對(duì)于鍋的選擇，方法很簡(jiǎn)單，只要鍋底能被磁鐵吸住的就能用．適合放在電磁爐上的烹飪器具有不銹鋼鍋、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．(1)在電磁爐加熱食物的過程中涉及到的物理原理有(回答三個(gè)即可)：①___________________________________________；②__________________________________________；③__________________________________________.(2)電磁爐所用的鍋不能用陶瓷鍋、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)在鍋和電磁爐中間放置一紙板，則電磁爐還能起到加熱作用嗎？為什么？答案：(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)不能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象鋁、銅的導(dǎo)磁性太差，效率低(3)能起到加熱作用，線圈產(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．電磁灶是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理加熱鍋具的一