高中物理第四章电磁感应第7课时涡流电磁阻尼和电磁驱动学案新人教版

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1、第7课时　涡流、电磁阻尼和电磁驱动[研究选考·把握考情]知识内容涡流、电磁阻尼和电磁驱动考试要求加试b教学要求1.了解涡流产生的原因，知道涡流的本质是感应电流2.了解电磁阻尼和电磁驱动现象3.了解涡流的应用和减小涡流危害的方法说明不要求解释电磁驱动和电磁阻尼现象知识点一　涡流[基础梳理]1.定义：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场穿过铁芯，整个铁芯会自成回路，产生感应电流，这种电流看起来像水中的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流。2.应用(1)涡流热效应的应用，如真空

2、冶炼炉。(2)涡流磁效应的应用，如探雷器。3.防止：电动机、变压器等设备中应防止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)途径二：用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯代表整块硅钢铁芯。[要点精讲]1.对涡流的理解：(1)本质：电磁感应现象。(2)条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路。(3)特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大。故金属块的发热功率很大。2.产生涡流的两种情况：(1)块状金属放在变化的磁场中；(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。3.产生涡流时的能量转化

3、：伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。例如，金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果是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。【例1】光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1所示，抛物线的方程为y＝x2，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(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沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是(　　)

4、图1A.mgbB.mv2C.mg(b－a)D.mg(b－a)＋mv2解析　金属块进出磁场的过程有涡流产生，机械能转化为电能，电能转化为内能，最终金属块只能在磁场内运动。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。选取x轴所在水平面为零重力势能参考面。初状态机械能E1＝mgb＋mv2末状态机械能E2＝mga焦耳热Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋mv2答案　D名师点睛　部分同学在处理此题时误认为金属最终停在O点，原因是没有认识到金属块只在进出磁场时产生焦耳热，当金属块整体在磁场中运动时，不产生涡流，所以不损失机械能。【跟踪

5、训练】如图所示，A、B两图是把带绝缘层的线圈绕在软铁上，C、D两图是把带绝缘层的线圈绕在有机玻璃上，则能产生涡流的是(　　)解析　只有穿过整个导体的磁通量发生变化，才产生涡流，B是直流电源不能产生涡流，C、D不是导体，故只有A能产生涡流。答案　A知识点二　电磁阻尼和电磁驱动[基础梳理]1.电磁阻尼(1)定义：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的运动。(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数。2.电磁驱动(1)定义：磁场相对于导体转动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体

6、受到安培力的作用，使导体运动起来。(2)应用：交流感应电动机。[要点精讲]要点1　电磁阻尼的产生原理和应用(1)产生：闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到安培力的作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼。任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用。(2)应用举例：使用磁电式电表进行测量时，总希望指针摆到所示值的位置时便迅速地稳定下来，以便读数。由于指针转轴的摩擦力矩很小，若不采取其他措施，线圈及指针将会在所示值附近来回摆动，不易稳定下来。为此，许多

7、电表把线圈绕在闭合的铝框上，当线圈摆动时，在闭合的铝框中将产生感应电流，从而获得电磁阻尼，以使线圈迅速稳定在所示值的位置。电气列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼这一原理制成的。【例2】如图2所示，条形磁铁用细线悬挂在O点。O点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是(　　)图2A.磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C.磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D.磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力，有时是动力解析　磁铁向下摆动时，根据楞次定律

8、，线圈中产生逆时针方向的感应电流(从上面看)，并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向的感应电流(从上面看)，磁场受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁场在左右摆动一次过程中