2.3渦流電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)課件高二下學(xué)期物理教科版選擇性2

渦流

電磁阻尼

電磁驅(qū)動(dòng)既沒(méi)火苗，也沒(méi)黑煙，鍋底也不變黑，為什么一個(gè)大大的線圈就能讓電磁爐工作，使鍋里的水很快就燒開(kāi)？渦流（1）在感生電場(chǎng)中放入單匝線圈能否產(chǎn)生感應(yīng)電流？若能，感應(yīng)電流的形狀如何？（2）在感生電場(chǎng)中放入金屬圓盤(pán)能否產(chǎn)生感應(yīng)電流？若能，感應(yīng)電流的形狀如何？想一想導(dǎo)體中自由電荷感生電場(chǎng)力感應(yīng)電流渦流像漩渦一樣的閉合曲線磁場(chǎng)增強(qiáng)感生電場(chǎng)(

渦旋電場(chǎng)

)變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g激發(fā)的電場(chǎng)

1、定義:由于電磁感應(yīng)，在大塊金屬中會(huì)形成感應(yīng)電流，電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路，很像水的旋渦，故叫渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。

一.渦流變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感生電場(chǎng)，使導(dǎo)體中的自由電子發(fā)生定向移動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流。2、本質(zhì)：電磁感應(yīng)。

渦流實(shí)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(chǎng)中，或者導(dǎo)體在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部可以等效成許許多多的閉合電路，當(dāng)穿過(guò)這些閉合電路的磁通量變化時(shí)，在導(dǎo)體內(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。3、產(chǎn)生條件：（1）穿過(guò)導(dǎo)體（金屬塊）的磁通量發(fā)生變化

（2）導(dǎo)體（金屬塊）本身可自行構(gòu)成閉合回路（1）當(dāng)導(dǎo)體（塊狀金屬）處在變化的磁場(chǎng)中（2）讓導(dǎo)體（塊狀金屬）進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

4、產(chǎn)生渦流的兩種情況：5、說(shuō)明：（1）渦流的特點(diǎn)金屬塊中的渦流也要產(chǎn)生熱量,如果金屬的電阻率小，則渦流很強(qiáng)，產(chǎn)生的熱量也很多。當(dāng)電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路(產(chǎn)生渦流)時(shí)，由于整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強(qiáng)，根據(jù)公式P＝I2R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。（2）能量轉(zhuǎn)化（1）當(dāng)導(dǎo)體（塊狀金屬）處在變化的磁場(chǎng)中磁場(chǎng)能→電能→內(nèi)能（2）讓導(dǎo)體（塊狀金屬）進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

機(jī)械能（克服安培力做功）→電能→內(nèi)能注意：(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。渦流的熱效應(yīng)：金屬塊中的渦流要產(chǎn)生熱量,如果金屬的電阻率小，則

渦流很強(qiáng)，產(chǎn)生的熱量也很多。6、渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用真空冶煉爐電磁爐高頻焊接機(jī)渦流的磁效應(yīng)：渦流的磁場(chǎng)反過(guò)來(lái)影響線圈中的電流，使儀器報(bào)警。7、渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用線圈探雷器金屬探測(cè)儀安檢門(mén)電動(dòng)機(jī)、變壓器線圈中流過(guò)變化的電流時(shí)，在鐵芯中產(chǎn)生的渦流使鐵芯發(fā)熱，浪費(fèi)了能量，還可能損壞電器。8、渦流的危害減少渦流的途徑（1）增大鐵芯材料的電阻率，常用的材料是硅鋼（2）用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來(lái)代替整塊硅鋼鐵芯9、防止（減少渦流的途徑）：例1、下列哪些措施是為了防止渦流的危害（）A、電磁爐所用的鍋要用平厚底金屬鍋B、磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上C、變壓器的鐵芯不做成整塊，而是用許多電阻率很大的硅鋼片疊合而成D、變壓器的鐵芯每片硅鋼片表面有不導(dǎo)電的氧化層例2、如圖所示是高頻焊接原理示意圖．線圈中通以高頻變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過(guò)焊縫處產(chǎn)生大量熱量，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分發(fā)熱很少，以下說(shuō)法正確的是(

)A．交流電的頻率越高，焊縫處的溫度升高得越快B．交流電的頻率越低，焊縫處的溫度升高得越快C．工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小D．工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大交流電頻率越高，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流越強(qiáng)，升溫越快，工件電流相同，即電阻大，溫度高，放熱多電磁阻尼和電磁制動(dòng)思考：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的方向。安培力對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)有什么影響？F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導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)。1、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導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象叫作電磁阻尼。

二.電磁阻尼想一想：三個(gè)鋁片有什么區(qū)別？為什么電磁阻尼效果不一樣呢？如果阻尼擺上有很多隔槽，會(huì)使感應(yīng)電流大大減弱，從而使電磁阻尼的效果不明顯。思考與討論:(1)為什么磁電式電流表用鋁框做線圈骨架？(2)微安表的表頭在運(yùn)輸時(shí)為何把兩個(gè)接線柱連在一起？

因內(nèi)部有磁體，有線圈。把接線柱連在一起，線圈在擺動(dòng)的時(shí)候就產(chǎn)生感應(yīng)電流，這個(gè)感應(yīng)電流可以阻礙線圈的擺動(dòng)，使指針迅速停止擺動(dòng)，保護(hù)游絲，指針。磁懸浮列車(chē)的速度最高可達(dá)603km/h，那它如何停下呢？1、概念:電動(dòng)列車(chē)在要進(jìn)行制動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)與電源斷開(kāi),并把電動(dòng)機(jī)的線圈與制動(dòng)電路連接成閉合回路,列車(chē)前進(jìn)時(shí)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng),而產(chǎn)生感應(yīng)電流,磁場(chǎng)對(duì)它的安培力起著制動(dòng)的作用。2、優(yōu)點(diǎn):減少機(jī)械磨損,列車(chē)前進(jìn)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能,給蓄電池充電。

三.電磁制動(dòng)例3、(多選)以下哪些現(xiàn)象利用了電磁阻尼規(guī)律(

)A．圖甲中線圈能使上下振動(dòng)的條形磁鐵快速停下來(lái)B．圖乙中無(wú)缺口的鋁管比有缺口的鋁管能更快使強(qiáng)磁鐵勻速運(yùn)動(dòng)C．圖丙中U形磁鐵可以使高速轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁盤(pán)迅速停下來(lái)D．圖丁中轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)下面的閉合銅線框會(huì)隨U形磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)ABC電磁驅(qū)動(dòng)

當(dāng)磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用而運(yùn)動(dòng)起來(lái)的現(xiàn)象。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)與磁鐵同向，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵，即同向異步。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與解釋?zhuān)?、概念：磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力，安培力使導(dǎo)體跟著磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng)。(磁體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能)2、應(yīng)用：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等。新課講授連接到三相電源時(shí)能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)一種交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

四.電磁驅(qū)動(dòng)新課講授3、電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系聯(lián)系：安培力的作用都是阻礙它們間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。區(qū)別：①電磁阻尼是導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng);

②電磁驅(qū)動(dòng)是磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能磁體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能例4、如圖，一個(gè)鋁框放在蹄形磁鐵的兩磁極之間，可以繞支點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。先使鋁框和磁鐵靜止，然后轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵，若忽略空氣和一切摩擦阻力，則()A.鋁框與磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向總相同B.鋁框與磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向總相反C.當(dāng)磁鐵停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，鋁框?qū)?huì)保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)D.若兩者靜止時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)鋁框，磁鐵則不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)A1、如圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場(chǎng)，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放，向右擺至最高點(diǎn)B，不考慮空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是()．A．A、B兩點(diǎn)在同一水平線上B．A點(diǎn)高于B點(diǎn)C．A點(diǎn)低于B點(diǎn)D．銅環(huán)最終將做等幅擺動(dòng)【答案】BD【解析】銅環(huán)在進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)環(huán)的磁通量發(fā)生變化，環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，將損耗一定的機(jī)械能，所以A點(diǎn)高于B點(diǎn)．銅環(huán)的擺角會(huì)越來(lái)越小，最終出不了磁場(chǎng)，而做等幅擺動(dòng)．故選BD2、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(shuō)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)