高中物理电磁感应第4章第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动

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1、第四章　电磁感应同步导学方案课后强化演练第7节　涡流、电磁阻尼和电磁驱动1．定义当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流．电流在导体内自成闭合回路，很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流．教材要点解读对应学生用书P252．涡流产生的条件涡流的本质是电磁感应现象，涡流产生的条件是穿过导体的磁通量发生变化，并且导体本身可自行构成闭合回路．同时，因为整个导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大，就像水中的旋涡．3．可以产生涡流的两种情况(1)把块状金属放在变化的磁场中．(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．4．涡

2、流的特点当电流在金属块内自成闭合回路时(产生涡流时)，由于整块金属的电阻很小，故涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大．5．能量转化伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能．如果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．6．涡流的危害、防止及利用(1)涡流的危害在各种电机、变压器中，涡流是非常有害的．首先它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命

3、，严重时会使材料报废；其次涡流发热要消耗额外的能量，使电机、变压器的效率降低．(2)涡流的防止为了减少涡流，变压器、电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成的，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的．一方面硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大，从而减少损耗；另一方面，每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路，进一步减小了涡流的发热．计算表明：涡流的损耗与硅片的厚度的平方成正比．(3)涡流的利用用来冶炼合金的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化并达到很高的温度．利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在真空中进行，

4、这样就能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金．为了增大涡流，达到快速熔化金属的目的，在线圈中通入高频交变电流，根据电磁感应定律，电流变化快，得到的感应电动势就大，涡流就强．家用电磁炉也是利用涡流工作的．1．定义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磁场力的作用，根据楞次定律，磁场力总是阻碍导体的运动，这就是电磁阻尼．2．应用电磁阻尼有不少应用．例如：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

5、来回摆动，不易稳定下来．为此，许多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，从而获得电磁阻尼力矩，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道理制成的．1．定义磁场相对于导体转动时，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，这种作用称为电磁驱动．2．应用交流感应电动机．3．电磁驱动的形成原因如图，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，例如线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律

6、，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈在安培力作用下会跟着一起转动起来．楞次定律的一种理解是阻碍相对运动，从而阻碍磁通量的增加，磁铁转动时，相对于线圈转动，所以线圈也同方向转动，从而“阻碍”这种相对运动，电磁驱动也可以用楞次定律来解释．4．电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼电磁驱动不同点成因由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力效果安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍物体运动导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动能量转化导体克服安培力

7、做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，从而对外做功相同点两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动(1)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，都遵循楞次定律；(2)电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的作用效果都是阻碍相对运动，应注意电磁驱动中阻碍的结果，导体的运动速度仍要小于磁场的运动速度.解题方法指导对应学生用书P26如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产

8、生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少．以下说法正确的是()A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B．电流变化的频率