2018-2019学年高中物理选修3-2第4章7涡流、电磁阻尼和电磁驱动

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1、...7涡流、电磁阻尼和电磁驱动学习目标知识脉络1．了解涡流的产生过程．2．了解涡流现象的利用和危害．3．通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用．(重点)4．了解电磁阻尼、电磁驱动．(难点)[自主预习·探新知][知识梳理]一、涡流1．定义：由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流．2．特点：若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多．3．应用(1)涡流热效应：如真空冶炼炉．(2)涡流磁效应：如探雷器、安检门．4．防止电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器．(1)途径一：增大铁芯材料的电阻率．(2)途

2、径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯．二、电磁阻尼和电磁驱动1．电磁阻尼(1)概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动的现象．(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到某位置，便于读数．2．电磁驱动(1)概念：磁场相对导体转动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来的现象．(2)应用：交流感应电动机．[基础自测]1......1．思考判断(1)涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从电磁感应定律．(×)(2)通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流．(√)

3、(3)变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流．(√)(4)在电磁阻尼与电磁驱动中安培力所起的作用相同．(×)(5)在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能，最终转化为内能．(√)2．(多选)如图4-7-1所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有()A．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯图4-7-1【解析】考查涡流现象、影响感应电动势大小的因素及分析问题的能力．增大线圈的匝数，可以增大通过金属杯的磁通量

4、及磁通量的变化率，从而增大金属杯中产生感应电流的大小，增大加热功率，缩短加热时间，A正确；提高交流电的频率，最大磁通量不变，但电流交替变化快也能提高磁通量的变化率，产生更大的感应电流，达到缩短加热时间的目的，B正确；瓷杯是绝缘体，不能产生感应电流，不能加热，C错误；取走铁芯，金属杯中的磁通量变小，磁通量的变化率也变小，从而导致加热功率变小，加热时间加长，D错误．【答案】AB3．(多选)如图4-7-2所示，是电表中的指针和电磁阻器，下列说法中正确的是()2......A．2是磁铁，在1中产生涡流B．1是磁铁，在2中产生涡流C．该装置的作用是使指针能够转动D．

5、该装置的作用是使指针能很快地稳定图4-7-2【解析】当电表的指针摆动时，金属框1在蹄形磁铁2中同时转动，则1中产生感应电流——即涡流，磁场对涡流产生安培力阻碍其指针的相对运动，使指针很快稳定下来，故A、D正确．【答案】AD[合作探究·攻重难]对涡流的理解及应用1．涡流的特点当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块 往往很强，根据公式P＝I的发热功率很大．2．涡流中的能量转化涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为内能．如果金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为

6、电能，最终转化为内能；如果金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能．[注意](1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律．(2)磁场变化越快ΔBΔt越大，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图4-7-3所示，抛物线的方程为2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线 y＝x......(如图中的虚线所示)．一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下3......滑，假设曲面足够

7、长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是()12A．mgbB.2mvC．mg(b－a)D．mg(b－a)＋122mv图4-7-3【解析】由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运动)能量守恒．初状态机械能E1＝mgb＋122mv，末状态机械能E2＝mga，焦耳热Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋12.2mv【答案】D求解此题应把握以下两点：(1)金属块进出磁场时，产生焦耳热，损失机械能．(2)金属块整体在磁场中运动时，其机械能不再损失，在磁场中做往复运动．[针对训练]1．如图4-7-4所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的

8、，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅